油田注水系統(tǒng)能耗監(jiān)測(cè)分析

于景龍（吉林油田公司勘察設(shè)計(jì)院）

油田注水系統(tǒng)能耗監(jiān)測(cè)分析

于景龍（吉林油田公司勘察設(shè)計(jì)院）

根據(jù)吉林油田部分采油廠注水系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測(cè)成果，以數(shù)據(jù)表的形式對(duì)注水系統(tǒng)做了初步評(píng)價(jià)和分析。分析了影響注水系統(tǒng)效率的主要4種因素，并提出9項(xiàng)合理改進(jìn)措施及建議，以尋求最佳節(jié)能途經(jīng)，為吉林油田注水系統(tǒng)改造提供了有力的技術(shù)支撐。注水系統(tǒng)有著較大節(jié)能潛力，只要做到有的放矢，注水系統(tǒng)將獲得較好的節(jié)能效果。

注水系統(tǒng) 注水泵 注水系統(tǒng)效率 節(jié)能技術(shù) 吉林油田

油田注水是采油生產(chǎn)中最重要的工作之一，是保持油田高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要措施，同時(shí)注水系統(tǒng)耗電量在油田生產(chǎn)中也占相當(dāng)大的比例，開(kāi)發(fā)油田注水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)和裝備一直是油田節(jié)能工作的重點(diǎn)。油田注水系統(tǒng)主要由注水站、注水管網(wǎng)、注水井組成，深入研究注水系統(tǒng)降耗技術(shù)，對(duì)于合理利用系統(tǒng)能量，降低生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用有著巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 注水系統(tǒng)現(xiàn)狀

吉林油田公司共有 9個(gè)采油廠，轄注水站63個(gè)，注水間 811 座，泵機(jī)組 177 臺(tái)，注水井 3926口。本文對(duì)9個(gè)采油廠中的長(zhǎng)春、前大、紅崗、新木、新民等5個(gè)采油廠注水系統(tǒng)進(jìn)行了耗能分析；5個(gè)采油廠共轄注水站 20個(gè)，注水間 312座，運(yùn)行的泵機(jī)組 34臺(tái)，注水井 1241口；運(yùn)行的34臺(tái)泵機(jī)組中離心泵機(jī)組 8臺(tái)、柱塞泵機(jī)組26臺(tái)。

2 注水系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析

注水系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測(cè)主要考核注水泵電動(dòng)機(jī)平均功率因數(shù)、泵機(jī)組平均效率、油田平均注水系統(tǒng)效率三項(xiàng)指標(biāo)。三項(xiàng)考核指標(biāo)中，注水泵電動(dòng)機(jī)平均功率因數(shù) 0.91，電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)合格 21臺(tái)，合格率為 61.76% ； 泵 機(jī) 組 平 均 效 率 66.29% ， 泵 機(jī) 組 效 率合格 18 臺(tái)，合格率為 52.94%；油田平均注水系統(tǒng)效率 41.65%， 區(qū) 塊注水 系 統(tǒng) 效率合 格 12 個(gè) ， 合格率為 70.59%。統(tǒng)計(jì)的 34 臺(tái)泵機(jī)組平均效率達(dá)到了66.29%，運(yùn)行效率較高；8 臺(tái)離心泵機(jī)組平均運(yùn)行效率只有 62.11%，運(yùn)行狀況較差；26 臺(tái)柱塞泵機(jī)組 平 均 效 率 達(dá) 到 了 78.48% ， 運(yùn) 行 狀 況 較 好 ， 見(jiàn)表1、表2、表3。

表1 注水系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測(cè)考核指標(biāo)對(duì)比

表2 注水泵機(jī)組平均效率對(duì)比

表3 注水系統(tǒng)效率對(duì)比

3 主要節(jié)能改造措施

1）從公司、采油廠、站隊(duì)節(jié)能節(jié)水管理人員，對(duì)整個(gè)注水管網(wǎng)分布、設(shè)備的運(yùn)行情況及注水資料能夠詳細(xì)掌握，能夠了解、分析注水系統(tǒng)存在的問(wèn)題，并積極設(shè)法解決。

2）近幾年，吉林油田公司投入資金對(duì)單耗較高的注水站進(jìn)行了更新改造，積極推廣應(yīng)用變頻控制技術(shù)，改造高能耗、低效率的注水泵，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行精確控制，提高了注水泵效率，使注水能耗明顯下降。

3）對(duì)離心泵加裝了軟啟動(dòng)裝置，降低了設(shè)備的沖擊，減少設(shè)備的故障，保證了注水系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定，提高了注水系統(tǒng)效率。

4 影響注水系統(tǒng)效率的主要因素

4.1注水管網(wǎng)

1）注水管線及閥組結(jié)垢。油田設(shè)備中注水系統(tǒng)由于注水井的注入水組成復(fù)雜而容易發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)變化，產(chǎn)生復(fù)雜多樣的水垢。這種結(jié)垢現(xiàn)象往往頻繁出現(xiàn)而且具有相當(dāng)大的危害性。水垢主要包括由難溶性碳酸鹽和硫酸鹽組成的表面化合鹽類(lèi)垢、腐蝕導(dǎo)致的水垢以及注入水中夾帶的固體顆粒和水中微生物排泄物形成黏泥等。它們主要集中在注水井附近的地層、注水井底部、井筒壁、管道彎頭和閥門(mén)等處，導(dǎo)致管損增加，最終形成注水機(jī)泵出口壓力上升，相應(yīng)注水單耗增加，對(duì)注水系統(tǒng)效率產(chǎn)生較大影響。

2）泵管壓差較大。隨著低滲透油田的注水開(kāi)發(fā)，新轉(zhuǎn)注井的注水壓力較高，注水區(qū)塊實(shí)際注水量的變化，造成原設(shè)計(jì)注水量與實(shí)際不匹配，泵管壓差大，截流現(xiàn)象嚴(yán)重，注水單耗增加。

3）老油田部分注水區(qū)塊供水半徑較長(zhǎng)，壓力損失大，使注水系統(tǒng)效率降低。

4.2注水泵

本文統(tǒng)計(jì)的離心泵機(jī)組效率均較低，都未達(dá)到合格指標(biāo)，注水泵機(jī)組單耗相對(duì)較高，能量損失較大。有部分柱塞泵機(jī)組電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)的情況。

4.3注水井

由于單井節(jié)流比較普遍，使用閥門(mén)控制，節(jié)流損耗較大。有閥門(mén)串、漏阻現(xiàn)象，造成能量損耗,使注水系統(tǒng)效率降低。有一部分注水井為合注井，油田注水效果不明顯，造成水資源浪費(fèi)。

4.4注水壓力

個(gè)別區(qū)塊水井注水壓力參差不齊，干線壓力不匹配，或供水半徑長(zhǎng)，壓力損失大，區(qū)塊需要較高的注入壓力時(shí)，造成注不進(jìn)去水。個(gè)別單位注水井井口超壓運(yùn)行，存在事故隱患，影響了油田正常運(yùn)行。

5 提高注水系統(tǒng)效率措施及建議

1）改善水質(zhì)或采取預(yù)防管線結(jié)垢的技術(shù)措施，可以在一定程度上防止注水管線水垢的生成，減緩結(jié)垢速度。如采取注入污水處理技術(shù)、防垢劑技術(shù)、管道表面涂層處理技術(shù)等。

2）積極推廣應(yīng)用變頻控制技術(shù)，改變注水泵流量調(diào)節(jié)的方式，即改變泵的特性，來(lái)適應(yīng)管路特性，以減小泵管壓差。

3）有計(jì)劃、有步驟對(duì)破損、腐蝕嚴(yán)重的管線、閥組進(jìn)行改造。局部改造注水管網(wǎng)，降低管網(wǎng)注水壓力，對(duì)個(gè)別的注水井進(jìn)行增注，降低管網(wǎng)損失。采用分質(zhì)、分壓注水。

4）對(duì)由于節(jié)流損失造成管網(wǎng)損失增加、系統(tǒng)效率降低的注水系統(tǒng)，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際要求和有關(guān)注水泵運(yùn)行狀況，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合治理，實(shí)施分壓分注，進(jìn)行系統(tǒng)降壓，單井增壓，減少管網(wǎng)能耗損失。

5）對(duì)泵效相對(duì)較低的泵機(jī)組應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備維修保養(yǎng)，注意合理調(diào)整運(yùn)行參數(shù)。對(duì)功率因數(shù)相對(duì)較低的泵機(jī)組，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)注水泵電動(dòng)機(jī)的無(wú)功補(bǔ)償，減少不必要的能耗損失，提高功率因數(shù)。

6 結(jié)束語(yǔ)

注水系統(tǒng)效率指標(biāo)的組成因素中，影響注水系統(tǒng)效率的主要因素是注水泵機(jī)組效率和管網(wǎng)效率。兩種效率之間關(guān)系密切，反映了注水泵與注水管網(wǎng)之 間 的 匹 配 合 理 程 度[1]。 當(dāng) 匹 配 合 理 程 度 較 高 時(shí) ，系 統(tǒng) 能 耗 較 低 ； 反 之 系 統(tǒng) 能 耗 較 高[1]。 一 般 而 言 ，為降低系統(tǒng)能耗，總是遵循以下兩條路線，一是通過(guò)系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化調(diào)度，二是調(diào)整注水管網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)[1]。 一 個(gè) 油 田 注 水 管 網(wǎng) 系 統(tǒng) 的 注 水 能 力 ， 不 管如何充分利用，都是有一定限度的。隨著油田增儲(chǔ)上產(chǎn)，新增注水井的數(shù)量不斷增長(zhǎng)，注水范圍不斷擴(kuò)大，現(xiàn)有系統(tǒng)愈來(lái)愈不能完全滿足油田生產(chǎn)的要求，調(diào)整注水管網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，改造擴(kuò)建現(xiàn)有的注水 管 網(wǎng) 系 統(tǒng)將勢(shì)在 必 行[1]。

[1] 霍紅慶,袁國(guó)英,楊偉,等.注水系統(tǒng)管網(wǎng)改造技術(shù)研究與應(yīng)用[J].油氣田地面工程,2004,23(2):18.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.007.001

2012-12-24）

于景龍，高級(jí)工程師，1985年畢業(yè)于吉林省石油學(xué)校（采油工程專業(yè)）， 現(xiàn)從事油氣集輸設(shè)計(jì)工作， E-mail： jinglongyu@ 126.com，地址：吉林省松原市寧江區(qū)沿江西路 166號(hào)，138000。