用伺服調(diào)量注入技術(shù)改進(jìn)比例調(diào)節(jié)泵的工藝

郭新林 大慶油田采油二廠

用伺服調(diào)量注入技術(shù)改進(jìn)比例調(diào)節(jié)泵的工藝

郭新林 大慶油田采油二廠

伺服調(diào)量注入技術(shù)是對原有比例調(diào)節(jié)泵進(jìn)行改進(jìn)的一項新技術(shù)。該技術(shù)是在注入泵液力端增設(shè)回流調(diào)節(jié)閥，應(yīng)用綜合控制系統(tǒng)監(jiān)控各柱塞運(yùn)行狀態(tài)，精準(zhǔn)控制流量調(diào)節(jié)閥關(guān)閉、開啟時機(jī)，調(diào)整機(jī)泵有效做功行程，并通過與流量計聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)流量的自動調(diào)節(jié)與控制。伺服調(diào)量注入技術(shù)故障率低，運(yùn)行穩(wěn)定；泵平均時率可達(dá)98%以上；調(diào)節(jié)范圍大；黏損率低，平均黏損率為3.4%；瞬時流量注入穩(wěn)定。

比例調(diào)節(jié)泵；伺服調(diào)量；聚合物注入；工藝改進(jìn)；黏損率

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

伺服調(diào)量注入技術(shù)是對原有比例調(diào)節(jié)泵進(jìn)行改進(jìn)的一項新技術(shù)。該技術(shù)是在注入泵液力端增設(shè)回流調(diào)節(jié)閥，應(yīng)用綜合控制系統(tǒng)監(jiān)控各柱塞運(yùn)行狀態(tài)，精準(zhǔn)控制流量調(diào)節(jié)閥關(guān)閉、開啟時機(jī)，調(diào)整機(jī)泵有效做功行程，并通過與流量計聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)流量的自動調(diào)節(jié)與控制。該技術(shù)利用機(jī)泵凡爾工作的穩(wěn)定性，較好地克服了比例調(diào)節(jié)泵工藝動密封效果不穩(wěn)定、內(nèi)漏量大等弊端，有效地解決了比例調(diào)節(jié)泵注入工藝黏損率大，故障率高等問題。該技術(shù)流量調(diào)節(jié)便捷，設(shè)定流量后無需人為干預(yù)便可自動調(diào)節(jié)，降低了工人勞動強(qiáng)度，提高了聚驅(qū)注入質(zhì)量。伺服調(diào)量注入系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 伺服調(diào)量注入系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

2 工藝改進(jìn)試驗(yàn)效果

2012年12月17日，在大慶油田采油二廠第三作業(yè)區(qū)南八東2#注入站11#泵，開展了用伺服調(diào)量注入技術(shù)改進(jìn)比例調(diào)節(jié)泵工藝試驗(yàn)。為驗(yàn)證該技術(shù)的可靠性，于2013年3月又追加試驗(yàn)了14#泵。

2.1 時率情況

2012年12月17日至2013年8月12日，11#泵運(yùn)行238天；2013年1月中旬，由于試驗(yàn)中途改進(jìn)、調(diào)試設(shè)備，泵的運(yùn)行時率為93.2%，偏低；2013年1月下旬至8月中旬，泵平均運(yùn)行時率為99.1%，完全滿足時率要求。

2.2 振動情況

由于該系統(tǒng)是基于比例調(diào)節(jié)泵工作原理進(jìn)行的工藝改進(jìn)，依然存在單塞對單井注入工藝脈動大的缺點(diǎn)。從改造后機(jī)泵和工藝的振動情況看，該系統(tǒng)泵體本身的振動控制較好，經(jīng)測試振幅在0.06mm以內(nèi)，但工藝管線振動較大。試驗(yàn)期間，針對脈動明顯的工藝特點(diǎn)，采取以下措施：一是加強(qiáng)泵出口管線振動控制，安裝聯(lián)合多點(diǎn)固定卡子；二是優(yōu)化管線固定工藝，進(jìn)一步強(qiáng)化單點(diǎn)固定。措施后取得了較好的控振效果，平均振動幅度由原來的0.20mm降至0.04mm，降幅達(dá)到80%，見表1。

2.3 黏損率控制情況

未改進(jìn)前，比例調(diào)節(jié)泵黏損率最高33.2%，最低1.0%，平均13.2%，而且極不穩(wěn)定。采用伺服調(diào)控技術(shù)后黏損率控制較為理想，南八東2#站11#泵改進(jìn)后連續(xù)運(yùn)行8個月，黏損率依然較為穩(wěn)定。已改造的11#、14#泵黏損率由原來平均12.9%下降到2.5%，降幅79.8%，效果顯著，可完全滿足注聚需求。南八東2#注入站11#、14#泵改進(jìn)前后黏損率降幅統(tǒng)計見表2。

表1 南八東2#注入站11#、14#泵改進(jìn)前后各部位振動情況

表2 南八東2#注入站11#、14#泵改進(jìn)前后黏損率降幅

2.4 注入波動情況

該系統(tǒng)控制穩(wěn)定，經(jīng)連續(xù)24h流量數(shù)據(jù)監(jiān)測表明，瞬時流量±3%內(nèi)波動時段平均達(dá)到96.9%，±5%內(nèi)波動時段平均達(dá)到99.7%，見表3。

表3 南八東2#注入站11#、14#泵流量波動情況

3 現(xiàn)場應(yīng)用

采用伺服調(diào)量注入技術(shù)對南七～杏一區(qū)67臺比例調(diào)節(jié)泵進(jìn)行了改造。改造后泵的運(yùn)行時率、黏損率、機(jī)泵振動及注入穩(wěn)定性均達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。其中，時率提升至98.9%，黏損率降至3.4%，效果十分理想。伺服調(diào)量注入技術(shù)與一泵多井技術(shù)改造相比，具有以下幾方面優(yōu)勢：

（1）改造費(fèi)用低，節(jié)約投資。由于伺服調(diào)量注入技術(shù)無需增加外輸母液匯管、變頻器、單井流量調(diào)節(jié)器等工藝設(shè)備，單井改造成本為5.9萬元，比一泵多井技術(shù)節(jié)約5.4萬元。

（2）改造周期短，影響較小。一泵多井技術(shù)改造需要全站停產(chǎn)2～3個月，而伺服調(diào)量注入技術(shù)可單泵獨(dú)立改造，單泵平均停產(chǎn)改造時間為2～3天，改造期間其他機(jī)泵可正常注入，對生產(chǎn)的影響較小。該區(qū)塊5座注入站67臺比例調(diào)節(jié)泵僅用45天就全部改造完畢。

（3）工藝改動小，管理方便。一泵多井技術(shù)改造需增加變頻柜、母液流量調(diào)節(jié)器、母液匯管、閥組等工藝設(shè)備，由于注入站空間有限，改造后工藝布局極為緊湊，影響后期生產(chǎn)管理和設(shè)備維護(hù)。而伺服調(diào)量注入技術(shù)僅需改動注入泵液力端部分，不改變工藝布局，方便管理。

（4）黏損率低。一泵多井技術(shù)采用流量分配器控制單井母液流量，導(dǎo)致黏損率增高，注入泵和流量分配器的黏損率達(dá)到6.2%。應(yīng)用伺服調(diào)量注入技術(shù)改造后的67臺注入泵黏損率平均為3.4%。

（5）排量控制穩(wěn)定。一泵多井技術(shù)井間干擾明顯，注入量波動較大。而伺服調(diào)量注入技術(shù)可獨(dú)立調(diào)節(jié)，無井間干擾，瞬時流量±5%內(nèi)波動時段平均為99.7%，最高達(dá)到100%，最低98.6%。

4 結(jié)論

（1）伺服調(diào)量注入技術(shù)故障率低，運(yùn)行穩(wěn)定，泵平均時率可達(dá)98%以上。

（2）調(diào)節(jié)范圍大，黏損率低，平均黏損率為3.4%。

（3）流量調(diào)整方式簡單，電腦設(shè)定后自動閉環(huán)控制，無需反復(fù)調(diào)節(jié)。瞬時流量注入穩(wěn)定，該系統(tǒng)瞬時流量在±5%內(nèi)波動時段平均達(dá)到99.7%。

（4）由于該技術(shù)與流量計聯(lián)動，一旦流量計出現(xiàn)故障將導(dǎo)致機(jī)泵無法運(yùn)行。下一步應(yīng)設(shè)置運(yùn)行參數(shù)與流量的曲線記憶功能，以實(shí)現(xiàn)流量計故障后機(jī)泵仍可按記憶參數(shù)進(jìn)行工作。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.029