臺肇油田注水系統節能措施分析

劉瑞雪（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

臺肇油田注水系統節能措施分析

劉瑞雪（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

根據臺肇油田地面注水系統的現狀，分析注水系統存在的主要問題，針對柱塞泵與變頻器不匹配、部分注水井壓力差別較大，以及管網方面引起的能耗等具體問題，提出了有效的解決措施及建議，對注水系統節能降耗有一定的指導意義。

臺肇油田 注水系統 柱塞泵 變頻器

在油田生產中，油田注水是重要的工作之一，合理的注水工藝是油田開發的重要保障。目前，臺肇地區共有注水井247口，注水管線248.94 km，已建臺肇聯合站1座，葡361水質處理站及茂801水質處理站2座，注配間24座，柱塞泵77臺。以2013年為例，注水年耗電量約348.53×104kWh，占全油田年用電量的11.31%。油田進入高含水開發期，隨著注水量日益增加，注水系統耗電量大幅度增加。因此，節能降耗、提高注水系統效率，已顯得十分重要。

1 存在的主要問題

1.1 柱塞泵與變頻器不匹配

臺肇地區注水井為周期注水，注配間的配注量和實注量相差較大，造成部分柱塞泵的排量和實際注水量相差較大，導致超負荷或負荷率較低運行，同時存在變頻器與柱塞泵不匹配的問題。臺肇10#注配間2010年10月投產，所轄8口水井，安裝2臺柱塞泵，規格型號均為3S50-2.66/20，排量為2.66 m3/h，其中1#柱塞泵變頻控制，2#柱塞泵工頻控制。由于泵排量不夠，將1#柱塞泵更換為規格型號為3S100-6.0/25，功率為55 kW，排量為6.0 m3/h的柱塞泵。柱塞泵增容后，原有變頻控制器未作出相應的控制元件更換，使得柱塞泵不能進行變頻運行，現2臺柱塞泵只能通過工頻運行，造成水量難以控制和能量損耗。

1.2 注水井壓力差大

由于臺肇油田吸水性的差異，部分區域個別注水井注水壓力較高，其余注水井對注水壓力需求則較低，但為使整個區域的注水需求得到滿足，柱塞泵的出口壓力必須滿足較高的壓力值，造成柱塞泵的單耗上升。臺肇地區同一注配間內單井注水壓力差值大，如臺肇8#注配間內12口井，單井最低注水壓力13 MPa，單井最高注水壓力22.65 MPa?，F場數據見表1。

表1 茂801隊8#注配間水井現場數據

1.3 注水管網引起的能耗

1）注水管線及閥組結垢。油田設備中注水系統由于注水井的注入水組成復雜而容易發生物理和化學變化，產生復雜多樣的水垢[1]。水垢在管線及閥門等處聚集，使管線引起的能耗增加，最終使注水泵的出口壓力增大，從而導致注水單耗上升。

2）臺肇油田部分區塊注水半徑較長，由于部分管線使用年限較長，腐蝕嚴重，注水壓力損失較大，從而對注水系統效率產生影響。

2 節能措施

2.1 柱塞泵整體優化

對臺肇地區注配間注水量及間內柱塞泵的配注量進行分析，將柱塞泵進行優化調整，統一調配柱塞泵的使用，充分利用已建能力滿足開發需要，達到既滿足該地區周期注水需要，又能使柱塞泵經濟運行的目的。針對柱塞泵與變頻器不匹配的情況，根據注配間實際注水情況及變頻調速的特性，優化10#注配間的柱塞泵變頻調速技術，實現注水系統的壓力及水量的合理匹配，實現高效注水。將10#注配間的變頻器接到2#柱塞泵上，實現變頻控制，為1#柱塞泵再安裝1臺功率為55 kW的變頻器。2014年，臺肇油田9個注配間實現了變頻閉環控制，全年累計節電7.5×104kWh，累計節省費用4.9萬元。

2.2 采用分壓注水

針對同一注配間注水壓力差別，按壓力區間設計雙匯管流程，合理匹配注水壓力。將注水壓力大小接近的注水井歸為一類，劃分高、低兩個區域，采用相應泵壓的柱塞泵注水，這既可減輕由于壓力差距太大而造成搶水現象，又能減少泵管壓差損失。

茂801隊8#注配間的設計注水能力為300 m3/d，建有3臺柱塞泵，并配套建設變頻調速裝置2套，現共有12口注水井，注水壓力最高達22.65 MPa，壓力最低的只有13 MPa，相差近10 MPa。而柱塞泵的出口壓力只有設在23 MPa時，才能滿足要求。從8#注配間柱塞泵運行情況和壓力損失調查統計發現，該注配間由于注水壓力的差別，每天損失的電量為410 kWh。針對8#注配間存在的問題，可通過重新調整配水工藝進行分壓注水改造。將注水井劃分13～18 MPa和18～23 MPa兩個壓力系統，分別由2臺不同的柱塞泵分壓注水。柱塞泵最高壓力分別為20 MPa、24 MPa。

分壓注水實施后，在節能降耗上取得了明顯的效果，平均單耗由原來的 6.98 kWh/m3降低到6.53 kWh/m3，降低了0.45 kWh/m3，年累計節電量4.8×104kWh，累計節省費用3.2萬元。同時，由于注水壓力降低，柱塞泵過流部件的使用壽命得到延長。

2.3 減少注水管網能耗

1）改善水質減緩結垢速度，推廣空穴射流清洗技術，降低管線壓降，達到注水管網節能降耗的目的。

2）盡量選擇質量高的管線及閥組，對注水管網進行局部改造，降低管網的注水壓力，對腐蝕、破損嚴重的管線及閥組有計劃地進行改造。

3 結論

1）柱塞泵配套變頻調速技術，可實現注水壓力、水量與需求的良好匹配，并能起到節能效果。

2）臺肇油田分壓注水改造，可有效地降低系統閥控損失，提高了注水運行效率。

3）加強注水管網優化管理，是降低注水能耗的有效措施。

[1]張琪.采油工程原理與設計[M].山東東營:石油大學出版社,2000.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.007.009

2015-03-15）

劉瑞雪，2011年畢業于中國石油大學（華東），從事油田地面工程工作，E-mail：liuruixue＠petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市大同區采油七廠2號公寓，163517。