三種注水機組冷卻工藝的對比

大慶油田采油六廠

三種注水機組冷卻工藝的對比

王劍平

大慶油田采油六廠

大慶油田注水站主要采用循環冷卻水對注水機組及潤滑系統進行冷卻降溫，其工藝包括大罐循環冷卻散熱工藝、冷卻水塔配套冷卻水罐散熱工藝及地埋管散熱工藝三種。大罐循環冷卻散熱工藝在夏季高溫期散熱效率低，清水用量大，運行成本高；冷卻水塔配套冷卻水罐散熱工藝技術成熟、散熱效率高、水量消耗較小，現階段能滿足注水機組的冷卻需要；地埋管散熱工藝利用地下恒溫場進行散熱，在地下環境理想的條件下，理論散熱效率穩定，不消耗清水，電量消耗小，運行成本低，但其實際運行效果還需通過試驗進一步跟蹤分析。

注水機組；冷卻水塔；散熱工藝；對比

1 冷卻工藝

目前，大慶油田注水站主要采用循環冷卻水對注水機組及潤滑系統進行冷卻降溫，其工藝包括大罐循環冷卻散熱工藝、冷卻水塔配套冷卻水罐散熱工藝及地埋管散熱工藝三種。其中，大罐循環冷卻散熱工藝和冷卻水塔配套冷卻水罐散熱工藝在油田應用較為普遍。

1.1 大罐循環冷卻散熱工藝

大罐循環冷卻散熱工藝利用冷卻水在冷卻系統內的循環將注水泵機組運行過程中產生的熱量攜帶進入冷卻水罐中，通過冷卻水罐與外界大氣環境進行熱交換，使冷卻水溫度降低。再由冷卻水泵加壓將冷卻水輸送到注水泵機組，從而對機組進行循環冷卻降溫。

1.2 冷卻水塔配套冷卻水罐散熱工藝

冷卻水塔配套冷卻水罐散熱工藝與大罐循環冷卻散熱工藝室內工藝相同，只是在外部散熱系統中減小了冷卻水罐體積，增加了冷卻水塔進行散熱。冷卻水塔采用固定式噴淋布水系統，將冷卻水均勻分布在填料上，并通過風機產生的空氣流動進行制冷降溫，使冷卻水溫度降低，從而對機組進行循環冷卻。

1.3 地埋管散熱工藝

地埋管散熱工藝利用冷卻水泵對冷卻水加壓，使其在冷卻系統內循環并將注水泵機組產生的熱量攜帶進入地埋管散熱系統，通過地埋管管壁以熱傳導的方式向地下進行散熱。

2 冷卻工藝對比

2.1 技術對比

大罐循環冷卻散熱工藝散熱系統只有一個冷卻水罐，工藝簡單，設備少，維護方便，但散熱功率受氣溫影響較大。當外界氣溫較高時，冷卻水所吸收的熱量不能及時傳遞到周圍的環境中去，導致冷卻水溫度不斷升高，最終無法滿足注水機組的散熱要求。為提高散熱效果，需頻繁更換冷卻清水，按喇嘛甸油田注水站生產統計，運行2臺注水泵機組，每年冷卻清水用量1.23×104m3。

冷卻水塔配套冷卻水罐散熱系統由冷卻水塔配套冷卻水罐組成，利用風機制冷及冷卻水罐與外界熱交換對冷卻水進行冷卻降溫，該工藝技術成熟，工藝相對復雜。在夏季高溫時期，散熱效率雖然受到一定影響，但相對大罐循環冷卻散熱工藝冷卻水用量較少，可滿足注水泵機組的冷卻需要；當冬季低水溫時，可不開冷卻塔風機。運行2臺注水泵機組，每年冷卻清水用量0.14×104m3。

地埋管散熱系統選用聚乙烯管作為換熱管，聚乙烯管耐腐蝕，使用壽命長。采用豎埋管組成熱交換器，豎埋管位于地下3～110m，利用大地恒溫場（8～9℃）以熱傳導的方式向地下進行散熱，預期散熱功率穩定，不受外界氣溫變化影響，可滿足注水泵機組的冷卻需要。理論上冷卻清水可循環使用，不需更換。

2.2 經濟對比

三種冷卻工藝室內部分工藝相同，主要區別在于室外散熱設備不同。按照運行2臺注水泵機組的散熱需求進行方案設計，三種冷卻工藝室外散熱系統經濟對比見表1。

從表1可以看出，地埋管散熱工藝十年費用現值最低，為147.30萬元；大罐循環冷卻散熱工藝十年費用現值最高，為173.51萬元；冷卻水塔配套冷卻水罐散熱工藝十年費用現值介于其他兩種工藝之間，為150.51萬元。

表1 三種冷卻工藝經濟對比

2.3 綜合對比

三種注水泵機組冷卻工藝優、缺點綜合對比見表2。

3 結語

（1）大罐循環冷卻散熱工藝在夏季高溫期散熱效率低，清水用量大，運行成本高。

（2）冷卻水塔配套冷卻水罐散熱工藝技術成熟、散熱效率高、水量消耗較小，現階段能滿足注水機組的冷卻需要。

表2 三種冷卻工藝綜合對比

（3）地埋管散熱工藝利用地下恒溫場進行散熱，在地下環境理想的條件下，理論散熱效率穩定，不受氣溫變化影響，不消耗清水，電量消耗小，運行成本低，但其實際運行效果還需通過試驗進一步跟蹤分析。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.073