低滲透油田注水系統能耗分析指標與測試計算方法分析

魏立軍 王林平 馬懷東

（1.長慶油田分公司油氣工藝研究院；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室；3.長慶油田分公司技術發展處）

低滲透油田注水系統能耗分析指標與測試計算方法分析

魏立軍1,2王林平1,2馬懷東3

（1.長慶油田分公司油氣工藝研究院；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室；3.長慶油田分公司技術發展處）

針對長慶油田企業標準Q/SYCQ 3403—2010《低滲透油田注水系統能耗分析指標與測試計算方法》與石油行業標準SY/T 5264—2006《油田生產系統能耗測試和計算方法》的區別，主要從泵入口水功率的處理、注水系統能耗分析及評價指標的細化管網的重新劃分3個方面進行了詳細解讀，以方便此標準在長慶油田應用。

注水系統 損失率 管網劃分 能耗指標

注水系統是油田五大系統之一，長慶油田注水系統耗電量大，注水系統效率偏低，開展注水系統分析、評價工作意義重大，而開展這些工作的關鍵是準確計算注水系統能耗指標。2010年以前長慶油田注水系統能耗指標的計算依據是石油行業標準SY/T 5264—2006《油田生產系統能耗測試和計算方法》[1]中的“油田注水地面系統效率的測試與計算”部分（以下簡稱行業標準），2010年12月15日長慶油田企業標準Q/SYCQ 3403—2010《低滲透油田注水系統能耗分析指標與測試計算方法》[2]（以下簡稱企業標準）正式實施。相對于行業標準，企業標準修正了6方面內容，基準壓力的問題、節流位置的影響、拔高度差的影響、泵入口水功率的處理、注水系統能耗分析及評價指標的細化、管網的重新劃分。前三個問題在《油田注水地面系統的測試與計算標準應用》[3]一文中已經詳細說明，文章主要針對后三個問題進行詳細闡述。

1 泵入口水功率的處理

注水系統的輸入功率為電動機輸入功率和泵入口水的功率，因為泵入口水在大罐自壓或喂水泵的作用下也帶入系統部分能量。標準主要考慮電動機輸入功率在整個系統的轉化和傳遞，認為泵入口水的功率在系統中沒有損耗，所以機組效率、注水站效率、注水系統效率計算公式中都用有用功減去這部分能量。

注水泵機組效率計算公式：

注水站效率計算公式：

注水系統效率計算公式：

式中：

η7,mp——注水泵機組效率，%；

p7,Pout——注水泵出口壓力，MPa；

p7,Pin——注水泵入口壓力，MPa；

G7,P——泵流量，m3/h；

Ν7,s——電動機輸入功率，kW；

η7,s——注水站效率，%

s7——注水站內被測注水泵總數；

p7,Sout——注水泵站出口壓力，MPa；

η7,J——注水系統效率，%；

m7——注水系統被測注水井總數；

p7,Vout——注水井井口閥閥后壓力（在長慶油田代表節流閥閥后壓力），MPa；

G7,W——注水井井口流量，m3/h；

n7——注水系統被測注水泵總數。

上面的三個公式可以統一歸納為：

標準中的這種假設是不準確的，實際上泵入口水的功率在整個系統傳遞的過程中也是需要克服各種阻力，不斷的損耗，應該把泵入口水的功率加上電動機輸入功率作為系統輸入功率，效率重新定義為：

2 管網的重新劃分

根據行業標準中注水閥組損失率的計算公式可知，閥組損失包括站內管線損失和站外閥組損失兩部分，當根據注水系統測試報告判斷由于閥組損失率較大導致系統效率偏低時，無法明確具體哪部分導致閥組損失率較大。

式中：

ε7,v——注水閥組損失率，%；

p7,Vin——注水井井口閥閥前壓力（在長慶油田

代表節流閥閥前壓力），MPa。

根據行業標準中注水管線損失率的計算公式可知，管線損失包括回流損失和站外管線損失兩部分，當根據注水系統測試報告判斷由于管線損失率較大導致系統效率偏低時，無法明確具體哪部分導致管線損失率較大。

所以行業標準中注水管網的范圍從泵出口至注水井井口，見圖1。

圖1 行業標準中注水管網構成示意圖

行業標準中這樣劃分管線導致三個問題，對注水系統節點分析造成影響。

1）注水站和注水管網有交叉部分。

2）站內管線損失包含在閥組損失當中。

3）回流損失包含在管線損失當中。

在企業標準中細化了能耗指標，把由注水泵出口至站內匯管的閥門、管線中的阻力損失所造成的功率損失定義為站內管線損失；把由于注水站內打回流所造成的功率損失定義為回流損失，并重新劃分了管網的構成，從匯水包至注水井井口，見圖2。

管網這樣劃分，有以下好處：

1）解決了行業標準中注水站和管網交叉的問題，注水站效率等于管網損失率與注水系統效率之和。

圖2 企業標準中注水管網構成示意圖

2）解決了站內管線損失包含在閥組損失當中的問題。

3）解決了回流損失包含在管線損失當中的問題。

3 注水系統能耗指標的細化

注水系統的輸入功率包含兩部分：一是電動機輸入功率，二是泵入口水的功率。注水系統的輸入功率經過注水泵機組、站內管線、匯水包、注水管網輸送到井口，在這個過程中注水泵機組損失一部分功率，定義為注水系統機組損失率；站內管線損失一部分功率，定義為注水系統站內管線損失率；打回流損失一部分，定義為注水系統回流損失率；注水管網損失一部分功率，定義為管網損失率，管網損失率又細分為管線損失率和閥組損失率，注水系統能量分布示意圖見圖3。

圖3 注水系統能量分布示意圖

根據能耗指標的定義及注水系統能量分布示意圖，我們就可以得到公式：

即注水系統效率與各種損失率之和等于1。通過此公式就可以初步判斷影響注水系統效率的主要因素。

4 結論

1）通過對注水泵機組效率、注水站效率、注水系統效率的重新定義，物理意義更加明確。

2）通過對注水管網范圍的重新劃分，解決了行業標準中注水站和注水管網交叉的問題，同時可以把站內管線損失和回流損失從注水管網中剝離出來，方便注水系統的節點分析。

3）通過注水系統能耗指標的細化，注水系統效率與各種損失率之和等于1，通過此公式方便判斷影響注水系統效率的主要因素。

[1]SY/T 5264—2006 油田生產系統能耗測試和計算方法[S].北京:石油工業出版社,2006.

[2]Q/SYCQ 3403—2010 低滲透油田注水系統能耗分析指標與測試計算方法[S].西安,2010.

[3]曾亞勤,魏立軍.油田注水地面系統的測試與計算標準應用[J].低滲透油氣田,2010,15(6):100-103.

10.3969/j.issn.2095-1493.2014.001.004

2013-09-22）

國5汽油標準發布

胡慶明

魏立軍，工程師，2005年畢業于中國石油大學（北京），碩士學位，主要從事油氣田節能技術研究工作，E-mail：wlj_cq@petrochina.com.cn，地址：西安市未央區明光路長慶油田油氣工藝研究院，710018。

12月18日，國家標準委對外發布了我國第五階段車用汽油國家標準，即“國5汽油標準”，自發布之日起實施。從2018年1月1日起，全國范圍內將供應國5汽油。新標準的發布實施將有助于減少機動車排放污染物，汽車排放污染物可減少10%～15%，對保護環境、提升空氣質量具有重要意義。