朝陽溝油田注水泵站節能潛力分析

董喜榮（大慶油田有限責任公司第十采油廠）

朝陽溝油田自1986年投入開發建設以來，注水系統建成注水站17 座，Q 注水站停運，現運行16座，其中：地面清水注水站9 座，地下水注水站6座，含油污水回注站1 座。共有注水泵70 臺，實際運行注水泵24 臺，負荷率53.8%。主力區塊大部分注水站（A、D、E、F、G 注水站）采用高壓離心注水泵增壓工藝，B、C、H 注水站及外圍零散區塊采用柱塞泵增壓工藝。建成配水間181 座，注水井1942 口，站外采用單干管多井和單干管單井配水兩種工藝流程。主力區塊除H 注水站外，其他各注水站站外管網互為連通；外圍零散區塊各注水站站外管網均為獨立管網。

1 能耗現狀及分析

1.1 能耗現狀

注水系統多數選取注水單耗、注水泵效、注水系統效率為能耗指標，但是主力區塊（不包括H 注水站）所屬的8 座注水站管網相互連通，不能形成以站為單位的獨立注水系統，考慮到數據的準確性，結合采油十廠的實際情況，采用泵水單耗、注水泵效作為主要指標依據。通過對注水泵站的精細管理[1]，2014年上半年該廠平均泵效65.9%，泵水單耗7.5 kWh/m3，其中主力區塊泵效64.8%，泵水單耗7.6 kWh/m3，外圍區塊泵效76.6%，泵水單耗6.1 kWh/m3（估算值），達到制定的注水系統能耗指標要求。2014 上半年注水系統能耗情況見表1。

表1 2014 上半年注水系統能耗情況統計

1.2 能耗分析

根據開發部門提供全廠各礦注水情況及各注水站日常能耗狀況，對2014年上半年全廠平均日注水量和各注水站平均能耗情況進行匯總，見表2、表3。

表2 2014年上半年全廠平均日注水量匯總

表3 2014年上半年各注水站能耗情況統計

由表3 可知，泵水單耗最高的站為D 注水站，指標為9.5 kWh/m3，依次是F 注水站（指標為9.3 kWh/m3）、A 注水站（指標為8.5 kWh/m3）等；泵水單耗最低的站為C 注水站，指標為4.8 kWh/m3，依次是B 注水站（指標為5.1 kWh/m3）、H 注水站（指標為5.7 kWh/m3）等。主要原因分析：D、F、A 等注水站使用的注水泵，均為離心注水泵，而C、B和H 注水站使用的注水泵均為五柱塞注水泵，由于機泵本身內部結構特點決定，離心注水泵的泵效低于五柱塞注水泵，其泵水單耗高于五柱塞注水泵；并且D、F 和A 注水站使用的注水泵投產運行時間均超過18年，泵內部葉輪等部件腐蝕、磨損嚴重，導致D、F 和A 注水站泵效較低，泵水單耗較高。此外，受站外調水等因素影響，G 注水站冬季運行2 臺注水泵，需采用閥門控制回流水量，回流量在300～1200 m3/d 之間，造成能耗損失[1]。

由于該廠外圍區塊注水系統計量儀表不齊全，只能結合主力區塊柱塞泵應用情況和以往機泵測試情況，通過公式M＝ 3 IU cos/Q 計算單耗，其單耗計算值為6.1 kWh/m3。此外，外圍區塊注水量僅占全廠注水量的12%，對全廠注水系統能耗指標影響較小。因此，只對影響全廠注水系統能耗指標的主要因素——主力區塊的能耗指標進行對比分析。

結合2014年上半年全廠注水系統能耗相關情況和開發部門預測全年注水量723.66×104m3等影響因素，按目前已有節能措施水平，預計2014年全廠全年平均泵效為65.9%，注水單耗為7.9 kWh/m3。

2 注水泵優化運行可行性及效果分析

2.1 管理措施

1）提高高效泵的運行時率，實現節能降耗。A聯地區所轄B 和A 兩座注水站，其中B 注水站共有8 臺五柱塞泵，設計注水能力4100 m3/d；A 注水站共有4 臺離心泵，設計注水能力7200 m3/d。該地區站外注水管網互為連通，其能耗狀況見表4。

表4 2014年上半年A 聯地區能耗狀況統計

由表4 可知，2014年上半年，B 注水站泵效為89.3%，泵水單耗5.1 kWh/m3；A 注水站泵效為59.3%，泵水單耗8.5 kWh/m3。與應用小排量離心泵的A 注水站相比，B 注水站由于應用五柱塞高效泵，其泵效較高，泵水單耗較低。此外，B 注水站設計規模達4100 m3/d，實際注水量為1179 m3/d，負荷率為29%，負荷率較低。結合主力區塊注水管網連通性和B 注水站五柱塞泵的高效性，建議優化兩座注水站的開泵數量，將A 注水站開泵數量由2 臺優化為1 臺；同時提高B 注水站負荷率，由2014年上半年的29%提高到80%（表5），實現該地區注水系統優化運行，預計年節電約244×104kWh。

表5 優化調整后A 聯地區能耗狀況預測

2）對外圍區塊注水站安裝計量電度表，保證計量的準確性。外圍區塊注水站均無獨立的電度表，影響能耗指標衡量。針對以上問題，對其安裝可計量有功、無功和功率因數等數據的多功能電能表，確保能耗指標數據準確性，該措施已列入節能規劃。

2.2 技術措施

1）對腐蝕老化嚴重的注水泵進行更新改造，具有較大節電潛力。注水系統使用高壓離心注水泵15 臺，泵水單耗平均為8.2 kWh/m3，泵效61.8%，其中12 臺注水泵運行時間超過18年，泵內部葉輪等部件腐蝕、磨損嚴重，導致部分注水泵泵效較低，泵水單耗較高；而應用的柱塞泵泵水單耗為5.2 kWh/m3，泵效85.2%，能耗相對較低，但柱塞泵排量較小，滿足不了主力區塊注水需求。針對以上問題，2014年已安排對A 注水站和D 注水站共6臺腐蝕老化嚴重、泵效低的機泵，進行更新改換，均更新為DF100-150×11 型離心泵。采取改造措施后泵效可以達到65%，預計年節電約140×104kWh。

2）對G 注水站注水泵進行高壓變頻技術改造，減少節流損失。針對G 注水站注水泵運行控制方式不完善，造成能耗損失的問題，規劃2015年對其注水泵進行變頻技術改造，采用一托二方式運行，預計年節電75×104kWh。

2.3 效果分析

按年注水量723.66×104m3考慮，通過對A 聯地區實施注水泵優化，對腐蝕老化嚴重的注水泵進行機泵更新改造，以及對G 注水站采取高壓變頻技術改造等優化運行措施后，預計節電約459×104kWh，全年平均泵效為67.1%，注水單耗為7.4 kWh/m3。

3 認識及建議

1）通過對朝陽溝油田注水泵站進行能耗分析，表明該環節仍然具有較大的節能潛力。依靠提高高效泵的運行時率，對A 注水站和D 注水站腐蝕老化嚴重的注水泵進行更新改造，對G 注水站注水機泵進行高壓變頻技術改造等節能管理和技術手段，注水單耗可降低0.5 kWh/m3，實現節能降耗。

2）地面注水系統是一個規模大、環節多的動態能耗系統。注水泵站機泵參數配置是影響注水系統能耗的主要因素，應結合主力區塊注水管網連通性特點，加大各注水機泵參數配置技術研究，從根本上消除小排量離心注水機泵單耗高等能耗問題，實現注水系統區域平衡，突破注水系統能耗瓶頸問題。

[1]馬強,陳麗,馮云亮.泵控泵技術在海一聯注水系統的應用[J].承德石油高等專科學校學報,2011(1):22-35.