油田注水泵節(jié)能降耗技術研究

趙玉杰

（大慶油田第二采油廠第一作業(yè)區(qū)，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

油田注水工作中，注水泵是其中的重要設備之一，油田注水泵中主要的輸送介質為污水，根據(jù)不同油田的實際需求，注水泵的進出口壓力和排水量也是有所差異的。目前油田使用的注水泵通常情況下都為離心泵，離心泵的工作原理是介質通過葉輪旋轉產生的離心力進行輸送[1]。離心泵在工作之前，需要在吸水管和泵內保障充滿介質，然后才能起動電機，水在葉輪高速旋轉產生的離心力作用下，被輸送到葉輪的外緣，然后通過水泵的壓力將水輸送到管道中。水在離心力的作用下，水泵葉輪處出現(xiàn)真空的狀態(tài)，水池中的水在大氣壓力的作用下又被吸入到泵內，通過葉輪旋轉產生的離心力進行流入和流出，達到了輸送水的目的[2]。

1 油田注水泵節(jié)能降耗技術中存在的問題

1.1 注水泵效率不高

我國目前使用的注水泵一般情況下效率不是很高，注水泵能源的消耗量比較大，產生的原因主要有幾下幾點：（1）注水管網(wǎng)老化，目前我國油田一些注水站建設的時間比較長，注水設備的磨損比較嚴重，造成注水泵工作效率比較低。注水管網(wǎng)老化就會嚴重的影響介質的輸送，長時間管網(wǎng)內就會出現(xiàn)結垢、腐蝕的現(xiàn)象，注水泵的工作效率就會越來越低；（2）流量嚴重的損失，目前的油田注水系統(tǒng)設計上很少安裝回流調節(jié)系統(tǒng)，由于管線腐蝕造成滲透、甚至由于地理環(huán)境等因素影響不能及時發(fā)現(xiàn)判別準確漏點等問題，也會造成流量的損失；（3）注水泵的工作參數(shù)存在誤差，注水泵管壓如果出現(xiàn)波動變化，就會造成注水站管網(wǎng)壓力不穩(wěn)定，注水泵的工作負荷增加，泵出口排量降低，隨之能耗增加[3]。

1.2 注水泵設備維修和保養(yǎng)不及時

注水系統(tǒng)效率與注水泵工作效率有著直接的影響，想要保障注水泵的工作效率，就要定期的對注水泵進行維修和保養(yǎng)。但是目前的實際情況是大部分的注水站雖然有相關的注水泵維修和保養(yǎng)計劃，在長期的使用過程中，必然會產生老化、腐蝕、間隙增大、泄漏等情況，直接影響注水泵的注水系統(tǒng)效率和工作效率，沒有起到節(jié)能降耗的效果，反而造成能源消耗量的增加，影響油田的經(jīng)濟效益和社會效益。

1.3 注水泵電機匹配問題影響機泵單耗

注水站在初期投產的時候，由于設計參數(shù)比較大，機泵額定功率都比較大，隨著油田開發(fā)的不斷深入，注水方案不斷地下調，機泵實際功率遠遠小于設計參數(shù)，而這些大設備成本較高，不能隨隨便便更換，這些歷史遺留的問題極大程度地制約了節(jié)能降耗的力度。

2 油田注水泵節(jié)能降耗技術與應用

2.1 泵控泵（PCP）技術

想要實現(xiàn)油田注水泵的節(jié)能降耗，PCP技術是其中的主要措施之一，離心泵的串聯(lián)和變頻技術是PCP技術的基礎，注水泵超負荷運行時，應用PCP技術能夠增加注水泵的注水壓力，降低注水泵的負荷量。通過增壓調節(jié)泵和注水泵之間的相互作用，實現(xiàn)共同作業(yè)。為防止注水泵運行過程中干壓過高、流量過大、電機過載的現(xiàn)象發(fā)生，一般使用憋壓的方式對其進行控制，但是在憋壓的過程中閥門是不完全打開的，容易造成流量的白白浪費，因此需要我們使用增壓調節(jié)泵，有效的解決以上問題，使閥門處于完全打開的情況，利用調節(jié)泵有效控制壓力和能量的平衡，避免出現(xiàn)浪費的現(xiàn)象[4]。

2.2 變頻控制技術

想要保障油田注水泵工作運行過程中壓力和能量的平衡，可以使用恒壓注水的方式，將變頻控制技術應用在油田的注水泵中，將電機和壓力傳感器有機結合，當壓力升高時，電機的轉速隨著升高，當壓力降低時，電機的轉速也隨著降低，保持兩者之間處于平衡的狀態(tài)。同時我們還要安裝報警系統(tǒng)，一旦壓力過低或者過高，就要能夠停機報警，避免注水泵產生嚴重的故障。

變頻控制技術的應用要結合油田的實際情況，不是簡單的壓力傳感器的應用，必須雙向的考慮現(xiàn)場施工環(huán)境和實際生產需求，應用到壓力傳感器設備外，還需要調節(jié)器、變頻器等輔助設備，通過調節(jié)輸出電壓，保障工作電壓的穩(wěn)定。注水泵的工作運行情況通過傳感器能夠及時有效的反映出來，傳感器的信號最終回到調節(jié)器和變頻器中，根據(jù)傳輸回的信號，對注水泵進行適當?shù)恼{節(jié)，保障注水泵工作運行的智能化和信息化，同時為了降低工作強度，一般使用遠程操作模式。注水泵工作運行中變頻控制技術的應用，使其操作流程逐漸的簡單化，取消了喂水泵和儲水罐兩個不必要的環(huán)節(jié)，優(yōu)化了工藝流程，避免對注水泵進行頻繁的啟停工作，實現(xiàn)了注水泵的自動化控制，有效的節(jié)約了電能，降低了操作人員的勞動強度，節(jié)約了勞動成本。同時注水泵流量和水泵電機轉速通過應用變頻控制技術能夠實現(xiàn)及時的調節(jié)，實現(xiàn)了節(jié)能降耗的目的。注水泵的工作效率和供水流程得到了提高和完善，延長了注水泵的使用壽命，提高了注水質量，優(yōu)化了作業(yè)流程。

2.3 控制注水泵泵管壓差

想要保障注水泵泵口排量，就要對注水泵管壓差進行合理的控制，主要有以下措施：首先，減少注水泵葉輪。注水泵的流量和葉輪有著直接的影響，葉輪的直徑平方也和揚程、軸功率有著密切的關系，所以減少注水泵葉輪，就能降低軸功率和揚程，達到降低注水泵電能消耗的目的。注水泵葉輪減級還能夠起到降低注水泵的管壓差的作用，注水泵的減級也并不是盲目的，需要按照一定的要求，拆除最后一級的葉輪，才能起到作用，如果操作不當反而會降低注水泵的工作效率；同時，安裝變頻調速器。變頻調速控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的注水泵系統(tǒng)相比較，有著操作簡單的優(yōu)勢，能夠收集供水管網(wǎng)的信號，然后對收集到的信號進行轉換和處理，找到最佳的運行頻率。如果供水管網(wǎng)的壓力比較低，變頻調速器就能通過接收到的信號，對注水泵運行參數(shù)進行調節(jié)，降低泵管壓差。所以變頻調速器在注水泵系統(tǒng)中的應用，提高了注水泵的工作效率，達到了節(jié)能降耗的目的。

2.4 盡量減小機泵泵件之間的摩擦

盡量減小機泵泵件之間的摩擦來減小機泵的能量損失。首先可以選擇應用泵涂膜（氟樹脂）技術：涂有氟樹脂的機泵泵件表面比拋光后的不銹鋼還要光滑20倍，因其不沾水的特性，使水直接從表面滑過，從泵內經(jīng)過的液體減少了分界層和液體內部的渦流，進而功率消耗大大地降低了、增加了流速，達到注水泵高效運行的目的。其次在機泵潤滑油內增加濃縮金屬抗磨劑，實現(xiàn)抗磨、減磨、耐熱與抗腐蝕的作用。金屬抗磨劑能與各種潤滑油溶合，具有功效穩(wěn)定持久、耐高溫、高速、高負荷、抑制油品氧化及減少積碳等特性，能夠起到減少磨損及摩擦熱，減少功率消耗，起到節(jié)能的效果。

3 結語

經(jīng)過以上的研究和分析，注水泵在油田的開發(fā)和開采過程中是十分重要的設備，應用的十分頻繁，因此想要降低油田開發(fā)中的能源消耗，主要措施就是要提高注水泵的工作效率。定期對注水泵進行維修、保養(yǎng)、檢查，延長注水泵的使用壽命，提高注水泵的工作效率。同時也要制定注水泵配套設施的節(jié)能降耗方案，從整體上實現(xiàn)注水站的節(jié)能降耗目標，促進油田的可持續(xù)發(fā)展。