注水泵采用前置泵變頻技術的認識

周玉花 （大慶油田有限責任公司第三采油廠）

注水泵采用前置泵變頻技術的認識

周玉花 （大慶油田有限責任公司第三采油廠）

大慶油田注水泵目前均采用高壓電動機進行拖動，其耗電量占油田生產總耗電量的40%左右。北九注水站2#機組采用前置泵變頻技術，葉輪由11級減為10級。日用電由46 080 kW·h減少到41 760 kW·h，日節電4 320 kW·h。如果將增壓泵電量考慮到注水機組消耗電量中來，增壓泵日耗電2 520 kW·h，日節電仍可達到1 800 kW·h。

注水泵：減級：前置泵變頻技術：節能

D O I:10.3969/j.i ssn.2095-1493.2011.04.007

注水泵是滿足油田注水、保證地層壓力的原設備，為了保證較長時期內滿足油田注水需要，在設計上注水泵的容量選型一般都較大。在實際生產中，特別是在高壓注水系統中，注水泵泵壓與管壓之間存在較大的壓差，必須靠控制出口閥門來保證注水管網的注水壓力，這樣既造成大量的電能被白白地消耗掉，同時又由于泵壓較高對機泵的運行也十分不利。在保證油田配注要求的前提下，結合生產實際，對北九注水站2#注水泵進行優化減級并應用加裝前置泵變頻技術，使其能耗降到最低，達到節能降耗的目的。

1 注水工藝概況

北九注水站于1987年12月9日投產，現有D300－150×11注水機組2臺，主要為北三區三排、四排、五排，北四區十排、22#注入站及14-5注入站輸送高壓注水。根據過去的注水情況分析，在管網壓力不穩時常造成泵管壓差過大或過小，同時又由于泵壓較高，對機泵的運行磨損較大，耗電量高，造成浪費。

2 前置泵變頻技術的特點

前置泵變頻技術系統[1]由1臺高壓注水泵和1臺低壓增壓泵組成。通過前置泵變頻調參調節增壓泵的轉數就可調節泵出口壓力和流量，實現小泵控大泵。注水泵采用前置泵變頻技術，即對注水泵拆一級后，在注水泵進口前加裝前置泵，并對前置泵進行變頻調節。其節能效果是比較顯著的，在工藝上實現了泵管合理匹配。

3 北九注水站2#注水泵減級改造

根據前置泵變頻調速這一特點，結合北九注水站生產實際，2008年4月，對北九注水站2#機組進行了現場改造。機組泵型號為D300－150×11，注水電動機型號為YK2200-2/990。由于注水泵級數較高，電動機功率較小，泵管壓差達1.3 MPa，因此對該注水泵采用前置泵變頻技術，葉輪由11級減為10級，以降低多級注水泵的揚程；同時在注水泵進口前加裝前置泵，并對前置泵進行變頻調節，減少電能的消耗。

4 前置泵變頻后現場效果分析

4.1 前置泵變頻后的2#注水泵運行情況

前置泵變頻調速后的2#注水泵（D300－150×10）投產運行不久，目前其運行狀態良好，工作電流由減級前205 A下降到目前的196 A，泵出口壓力由17.0 MPa降低到15.6 MPa，泵管壓差由原來的1.3 MPa降為0.3 MPa以下，注水單耗明顯降低。從運行效果看，節電效果相當明顯，滿足了注水量的需求，注入壓力也達到了安全生產要求。前置泵串級調速前的日用電由46080 kW·h減少到41 760 kW·h，日節電4320 kW·h，節電達到了預期的目的（表1）。如果將增壓泵電量考慮到注水機組消耗電量中來，增壓泵日耗電2520 kW·h，節電仍可達到1800 kW·h。

表1 北九注水站2#注水泵采用前置泵變頻技術前后數據對比

4.2 節能及經濟效益

根據以上數據，日節電4 320 kW·h，每度電以0.547 3元計，日節省0.236 4×104元；每年以300天運行計算，年可節省70.92×104元；如果將增壓泵耗電考慮到注水機組耗電中來，日節電1 800 kW·h，年可節省29.55×104元。

實踐表明，注水泵減級采用前置泵變頻后，減少了電能的浪費，降低了運行成本，為企業創造了巨大的經濟效益。

5 存在的問題

（1）近2年來，在平穩運行過程中，經常出現前置泵出口壓力過低或注水泵出口壓力過低報警,造成自動停泵。

（2）前置泵出口壓力無延時保護功能，當管網壓力突然下降時，前置泵以原頻率給注水泵喂水，易造成注水泵瞬間抽空形成進口低水壓停泵。

6 認識

（1）注水泵采用前置泵變頻技術改善了注水泵上水條件，減少了汽蝕的形成，有效地解決了泵管壓差過大的問題，達到了節能目的。

（2）管網壓力平穩情況下，合理利用變頻器調整泵運行狀態，保證前置泵高效運行。當泵管壓差達0.50～0.80 MPa時啟用前置泵最好；同時，利用變頻調節裝置控制注水泵出口流量，盡可能讓注水泵出口壓力（14.6～15.7 MPa）、前置泵出口壓力（0.60～1.45 MPa）在其范圍內正常運行。

（3）當泵管壓差大于1.0 MPa時，可以停增壓泵直接啟動注水泵。

[1]范偉，張春志，王涉華,等.注水泵主要調速技術比較[J].油氣田地面工程.2006(3):21－22.

周玉花，2010年畢業于東北石油大學，技術員，從事油田生產保障技術管理工作，E-mail:yhzhou02@petrochina.com.cn，地址：大慶油田第三采油廠第一油礦生產保障隊，163256。

2011-05-12）