降低注水系統(tǒng)單耗技術研究

苗壯（大慶油田有限責任公司第八采油廠）

某油田H采油廠注水系統(tǒng)采用注水站注水和注配間注水兩種注水工藝。截止到目前已建成注水站20座，注配間23座，共計安裝注水泵254臺（注水站149 臺），注水變頻88 套。平均日注水量3.23×104m3，平均泵效77.91%，平均注水系統(tǒng)效率52.51%，平均管網(wǎng)效率74.52%。

1 注水系統(tǒng)單耗影響因素分析

分析整個注水系統(tǒng)能耗的輸入點是注水泵[1-3]，能耗的消耗點在注水泵泵效、注水井的注入壓力、閥門截留損失及管網(wǎng)損失等[4-6]，其中影響系統(tǒng)能耗的主要因素是注水井的注入壓力、注水泵泵效損失、注水系統(tǒng)工藝影響以及系統(tǒng)儀表計量誤差。

1.1 注水井的注入壓力高

由于H采油廠單井層數(shù)少、厚度薄，使部分注水井的注入壓力高[7-8]，全廠注水井平均注入壓力為15.1 MPa，而該油田其他采油廠平均注水壓力為12.5 MPa，由于H 采油廠注水壓力導致其較高。注水系統(tǒng)單耗明顯高于其他采油廠。

1.2 注水泵能耗損失

2020 年H 廠注水站注水泵建設統(tǒng)計見表1，共安裝注水泵149臺，其中運行65臺，平均注水泵效率為82.91%，電動機效率平均為90.3%，泵機組效率平均為74.8%。

注水泵泵效分布區(qū)間見表2。泵效低于70%的注水泵共有7 臺，占運行泵的10.8%。注水泵整體運行狀況良好，但仍然存在部分注水泵效率偏低的現(xiàn)象，造成了部分注水能耗損失。

表1 注水泵建設統(tǒng)計

表2 注水泵泵效分布區(qū)間

1.3 注水系統(tǒng)工藝影響

H廠注水系統(tǒng)采用注水站注水和注配間注水兩種工藝，系統(tǒng)運行情況見表3。注水站注水系統(tǒng)平均注水單耗為6.13 kWh，注配間注水系統(tǒng)平均注水單耗達到7.76 kWh，比注水站注水系統(tǒng)單耗高1.63 kWh。由于注配間注水工藝的小排量柱塞泵較多，運行時間長，腐蝕老化損壞嚴重，泵理論排量與外網(wǎng)注水量很難匹配，導致泵效較低，造成系統(tǒng)單耗較高[9-10]。

表3 注水系統(tǒng)運行情況統(tǒng)計

1.4 注水站計量儀表誤差

統(tǒng)計H廠注水站共計安裝電表107塊，損壞25塊，缺少37塊，安裝注水流量計19臺，液位計30臺。由于部分注水泵電表損壞或缺失，耗電量只能估算，無法準確計量該泵耗電量，導致注水系統(tǒng)能耗計量存在誤差。注水站計量儀表統(tǒng)計見表4。

表4 注水站計量儀表情況統(tǒng)計

2 降低注水系統(tǒng)單耗措施及效果

2.1 智力高壓注水井

為了降低注水系統(tǒng)單耗，分別在Z6、Z4 注水站開展高壓井關井降壓試驗。首先對Z6 注水站壓力大于18.0 MPa注水井陸續(xù)關井，共計關井12口，日注水量由原來的600 m3/d 下降到475 m3/d，停運Z6注水站2臺注水泵（排量均為15.77 m3/h），單獨運行1臺注水泵（排量為25.8 m3/h），根據(jù)現(xiàn)場電度表計量，注水系統(tǒng)日耗電量下降了1 900 kWh，經(jīng)計算，注水單耗下降了1.72 kWh。Z6注水站注水井關井前后效果對比見表5。

表5 Z6注水站注水井關井前后效果對比

在保證站內運行系統(tǒng)注水穩(wěn)定后，保持注水量不變，開始調整注水壓力。根據(jù)現(xiàn)場電度表計量，注水系統(tǒng)日耗電量較調壓前下降了750 kWh，經(jīng)計算，注水單耗較調壓前下降了1.58 kWh。Z6注水站降壓試驗效果對比見表6。

在Z6 注水站試驗完畢后，開始對Z4 注水站繼續(xù)進行系統(tǒng)降壓試驗，2020 年上半年對Z4 注水站高壓井實施周期注水，注水量由原來的340 m3/d 下降到193 m3/d，根據(jù)電度表計量，注水系統(tǒng)日耗電量下降了1 660 kWh，注水單耗下降了1.66 kWh。Z4注水站關井前后效果對比見表7。

表6 Z6注水站降壓試驗效果對比

表7 Z4注水站關井前后效果對比

注水系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，開始對系統(tǒng)壓力進行調整，系統(tǒng)壓力由原來的21.0 MPa 下調到19.6 MPa，根據(jù)現(xiàn)場電度表計量，注水系統(tǒng)日耗電量較調壓前下降了340 kWh，經(jīng)計算，注水單耗較調壓前下降了1.76 kWh。Z4注水站降壓試驗效果對比見表8。

表8 Z4注水站降壓試驗效果對比

由Z6、Z4 注水站降壓試驗可以看出，通過治理高壓注水井和降低注水壓力可以有效地降低系統(tǒng)能耗。H采油廠注水壓力在19.0 MPa以上的注水井共有143口。為了降低注水系統(tǒng)能耗，對高耗注水站所轄壓力高于19.0 MPa 的注水井采取了降壓措施，平均注水壓力降低1 MPa，年節(jié)約電量為28.65×104kWh。

2.2 更換注水系統(tǒng)腐蝕老化設備

2019～2020 年共計更換腐蝕老化注水泵11 臺，更換變頻裝置3套，注水泵效得到顯著提高，共計年節(jié)電117.01×104kWh。更換注水系統(tǒng)腐蝕老化設備效果對比見表9。

表9 更換注水系統(tǒng)腐蝕老化設備效果對比

2.3 注水系統(tǒng)管網(wǎng)優(yōu)化調整

Y4 區(qū)塊原有注配間9 座，注水泵34 臺。Y5 區(qū)塊原有注配間5 座，注水泵22 臺。2020 年對Y4、Y5 區(qū)塊注水工藝進行調整，將原來的注配間注水工藝改為注水站注水工藝，將Y4、Y5區(qū)塊14座注配間內56 臺注水泵全部停運，改造后Y4 區(qū)塊節(jié)電21.25×104kWh/a，Y5 區(qū)塊節(jié)電38.53×104kWh/a，共計年節(jié)電59.78×104kWh，注水系統(tǒng)管網(wǎng)優(yōu)化效果見表10。

表10 注水系統(tǒng)管網(wǎng)優(yōu)化效果

2.4 維修更換損壞計量儀表

統(tǒng)計H 廠注水站共計安裝維修電度表47 塊。目前全廠注水系統(tǒng)電量全部實現(xiàn)精準計量，為注水系統(tǒng)能耗分析，提供了準確數(shù)據(jù)，為節(jié)能降耗提供基礎保障。

2020年通過采取治理高壓注水井技術措施，實現(xiàn)年節(jié)電28.65×104kWh。通過采取優(yōu)化注水管網(wǎng)技術措施，實現(xiàn)年節(jié)電59.78×104kWh。通過采取更換注水系統(tǒng)腐蝕老化設備，實現(xiàn)年節(jié)電117.01×104kWh。累計年節(jié)電205.44×104kWh，節(jié)約費用約130萬元。

3 結論及建議

1）在分析區(qū)塊注水單耗時，應該站內站外有機結合，在保證站外管網(wǎng)水井正常注水時運用變頻裝置調整運行參數(shù)，從而降低了系統(tǒng)壓力，有效地降低注水系統(tǒng)單耗。

2）在注水系統(tǒng)新建產(chǎn)能區(qū)塊及老區(qū)維修改造時，根據(jù)外網(wǎng)水量合理匹配注水泵，減少系統(tǒng)回流損失，提高注水泵泵率，降低區(qū)塊注水單耗。

3）對于分散注水區(qū)塊，當區(qū)塊開發(fā)到一定時期后，在考慮到能耗、投資效益、生產(chǎn)管理等方面因素的同時，適時調整注水工藝，將分散注水調整為集中注水工藝，可以有效地降低區(qū)塊注水單耗。

4）通過治理高壓注水井、優(yōu)化注水管網(wǎng)、更換注水系統(tǒng)腐蝕老化設備等注水系統(tǒng)技術措施實施，實現(xiàn)年節(jié)電205.44×104kWh，節(jié)約費用約130 萬元。