油田地面注水系統(tǒng)運行效率的研究

1、長 江 大 學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）油田地面注水系統(tǒng)運行效率的研究 題 目： 學(xué)生姓名： 專業(yè)年級：石 油 工 程（2008級） 指導(dǎo)教師：王立柱 評閱教師：王立柱 完成日期：2012年1月30日摘 要本課題在調(diào)研目前地面注水工藝現(xiàn)狀和能量消耗現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，運用系統(tǒng)工程理論、水力學(xué)原理、數(shù)字仿真和優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行油田地面注水系統(tǒng)運行效率的研究。首先應(yīng)用有限元分析方法建立仿真數(shù)學(xué)模型，以注水站、干線、配水間的壓力表、流量計測試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，模擬計算管網(wǎng)單元的壓力、流量，進(jìn)行總體的油田地面注水系統(tǒng)能耗分布的仿真模擬及分析；其次，以注水單耗最低為目標(biāo)函數(shù)，建立注水系統(tǒng)運行參數(shù)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用計算機技術(shù)開

2、發(fā)出油田地面注水系統(tǒng)仿真優(yōu)化軟件，包括圖形建模、系統(tǒng)仿真、優(yōu)化開泵等三個主要模塊。根據(jù)gb3484-83關(guān)于有效能量的規(guī)定，將注水井口處的水所具有的能量計為有效能量，而克服地面管網(wǎng)的摩阻和地面的節(jié)流損失所消耗的能量是地面注水系統(tǒng)損耗的能量。把注水系統(tǒng)分為站內(nèi)和站外兩部分，現(xiàn)場試驗主要在留17、王一聯(lián)、王四聯(lián)、河一聯(lián)、里一聯(lián)5個注水站進(jìn)行測試。測試過程中以每個注水站組成的注水單元為一個系統(tǒng)，在注水系統(tǒng)正常運行情況下，通過測試、分析注水泵和注水管網(wǎng)電力、水力工況，分析注水站系統(tǒng)的能量損失因素及其所占比例，從而得出影響注水系統(tǒng)能量損失的主要原因，再根據(jù)現(xiàn)場實際提出提高注水系統(tǒng)效率方法途徑。通過測試結(jié)

3、果分析，為今后提高注水系統(tǒng)效率改造提供了很好的理論依據(jù)，2007年通過對部分站進(jìn)行改造，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。目 錄第一章 問題的提出第二章 解決問題的主要技術(shù)1、仿真優(yōu)化技術(shù)1.1仿真優(yōu)化軟件技術(shù)原理簡介1.2 仿真優(yōu)化軟件增加效率計算模塊1.3 雙管網(wǎng)注水系統(tǒng)分壓點優(yōu)化方法2、系統(tǒng)能量平衡模型和效率計算第三章 現(xiàn)場應(yīng)用效果1、現(xiàn)場測試分析步驟2、現(xiàn)場測試情況3、測試結(jié)果分析4、提高注水系統(tǒng)效率現(xiàn)場改造及改造效果第四章 效益分析第一章 問題的提出我廠目前有注水站11座，注水能力2.9104m3/d，注水泵106臺，其中五柱塞泵46臺，三柱塞泵45臺，增壓泵15臺，電機總功率達(dá)到1.

4、4104kw.h。配水間73座，注水井273口，注水1.09 104m3/d，除高44每天注入180m3清水外，其余各站全部回注污水,基本滿足了油田開發(fā)的需要。隨著油田開發(fā)不斷深入，特別是油田開發(fā)到中后期，油井產(chǎn)液量越來越高，導(dǎo)致各注水站污水回注量不斷增大，同時注水管線不斷加長，特別是管線腐蝕、結(jié)垢，注水泵腐蝕、電機老化等因素，使注水系統(tǒng)效率越來越低。管線腐蝕、結(jié)垢導(dǎo)致管線流動阻力增大、管網(wǎng)效率降低；注水泵腐蝕及電機老化，造成維護(hù)保養(yǎng)頻繁，增加了注水機泵自身內(nèi)耗，降低了泵效。據(jù)統(tǒng)計注水系統(tǒng)每年耗電約占油田用電的30左右。為了提高地面注水效率，降低生產(chǎn)能耗，必須摸清影響地面注水系統(tǒng)效率的主要因素

5、，并找出解決問題的思路。第二章 解決問題的主要技術(shù)在解決本課題過程中主要應(yīng)用了以下主要技術(shù)1、仿真優(yōu)化技術(shù)1.1仿真優(yōu)化軟件技術(shù)原理簡介 國內(nèi)九十年代后期開始油田注水系統(tǒng)效率方面的研究，主要集中在提高設(shè)備運行效率。對于復(fù)雜的地面注水管網(wǎng)(多站、復(fù)雜管網(wǎng))的壓力分布、水流分布無法用儀器、儀表進(jìn)行監(jiān)測，難以定量分析管網(wǎng)能耗損失、效率低的原因，無法提出注水系統(tǒng)中注水站的最優(yōu)化運行方案和管網(wǎng)調(diào)整方案。為此，華北油田分公司采油工藝研究院研究開發(fā)了注水系統(tǒng)仿真優(yōu)化技術(shù)。該技術(shù)是運用系統(tǒng)工程理論、水力學(xué)原理、數(shù)字仿真和優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行油田地面注水系統(tǒng)運行效率的研究。首先，建立注水管網(wǎng)數(shù)據(jù)模型，應(yīng)用有限元分析方法

6、建立仿真數(shù)學(xué)模型，把每一個管元、閘門、節(jié)點及單井看作一個管網(wǎng)單元，以注水站、干線、配水間的壓力表、流量計測試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，模擬計算管網(wǎng)單元的壓力、流量，進(jìn)行總體的油田地面注水系統(tǒng)能耗分布的仿真模擬及分析；其次，以注水單耗最低為目標(biāo)函數(shù)，建立注水系統(tǒng)運行參數(shù)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，用先進(jìn)的數(shù)學(xué)方法求解給出優(yōu)化的開泵方案，即確定合理的系統(tǒng)壓力、注水量，實現(xiàn)注水能量資源的合理分配，降低注水能耗、提高注水系統(tǒng)效率，就是不改變目前的管網(wǎng)系統(tǒng)，重新分配各注水站的壓力和流量，既滿足每個單井的地質(zhì)配注要求，又使管網(wǎng)能量損失最小，系統(tǒng)效率高。應(yīng)用計算機技術(shù)開發(fā)出油田地面注水系統(tǒng)仿真優(yōu)化軟件，包括圖形建模、系統(tǒng)仿真、優(yōu)化開

7、泵等三個主要模塊。關(guān)鍵技術(shù)有：1.1.1 管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫及圖形建模，油田注水系統(tǒng)仿真優(yōu)化軟件與oracle數(shù)據(jù)庫接口程序的開發(fā)。圖形建模是依據(jù)注水系統(tǒng)的真實情況，在計算機上按一定比例繪制出整個系統(tǒng)各個節(jié)點（包括井、站、配水間、管子及其連接關(guān)系），它是整個程序的基礎(chǔ)。1.1.2 建立注水管網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型及進(jìn)行仿真計算，應(yīng)用水力學(xué)原理、有限元分析方法，建立注水系統(tǒng)仿真模型，仿真模擬管網(wǎng)壓力、流量分布，分析能量損耗。系統(tǒng)仿真主要是提取實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)（注水井和注水站）經(jīng)過管網(wǎng)的適當(dāng)簡化，計算出管網(wǎng)各個節(jié)點處的壓力分布、各個管子流量、水流方向、注水范圍等，模擬實際管網(wǎng)的工況。1.1.3 建立注水系統(tǒng)運行參數(shù)優(yōu)化

8、的數(shù)學(xué)模型及解算方法，給出優(yōu)化方案。優(yōu)化開泵是在仿真的基礎(chǔ)上，通過復(fù)雜的優(yōu)化計算，找到一個最優(yōu)的開泵方案，使得注水耗電量得到有效降低，而且滿足整個系統(tǒng)注水要求。管網(wǎng)改造優(yōu)化設(shè)計是通過對現(xiàn)在的管網(wǎng)進(jìn)行模擬仿真計算，對管網(wǎng)中出現(xiàn)的壓降損失較大的部位作部分調(diào)整，完善注水管網(wǎng)，提高管網(wǎng)效率，合理確定新增管網(wǎng)的工藝流程布局。油田注水系統(tǒng)仿真優(yōu)化軟件功能包括：圖形建模、系統(tǒng)仿真、系統(tǒng)優(yōu)化、管網(wǎng)優(yōu)化、生產(chǎn)數(shù)據(jù)接口、注水井?dāng)?shù)據(jù)查詢及輔助功能，如下圖。 1.2 仿真優(yōu)化軟件增加效率計算模塊2003年項目研究中完成了生產(chǎn)數(shù)據(jù)接口模塊，使軟件通過采油廠開發(fā)數(shù)據(jù)庫和生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，即oracle數(shù)據(jù)庫，能夠順利提取注水站

9、、注水井的生產(chǎn)日報、生產(chǎn)月報等數(shù)據(jù)。油田地面注水系統(tǒng)仿真優(yōu)化技術(shù)軟件主要是進(jìn)行管網(wǎng)分析，而現(xiàn)場生產(chǎn)是動態(tài)的需要適時調(diào)整，生產(chǎn)系統(tǒng)是動態(tài)變化的，地面注水系統(tǒng)也是動態(tài)變化的，管理人員經(jīng)常需要知道地面注水系統(tǒng)效率參數(shù)，而測試需要有一段時間、一定費用，因此對軟件進(jìn)行了修改與完善，增加效率計算模塊，使其不需要測試，能夠根據(jù)現(xiàn)場注水報表計算出注水管網(wǎng)運行效率、注水系統(tǒng)效率、系統(tǒng)單耗等注水系統(tǒng)參數(shù)。油田注水工藝流程如下：注水井配水間流量計水罐水源來水注水泵流量計注水站圖2 油田地面注水系統(tǒng)組成示意圖要達(dá)到上述功能，必須簡化注水系統(tǒng)效率計算方法，簡化的目的：從現(xiàn)場角度出發(fā)（注水設(shè)備-地面注水管網(wǎng)-井口）初步得

10、出注水系統(tǒng)效率。1.2.1 理論計算方法：注水系統(tǒng)效率分為4部分電動機的效率1，皮帶輪傳動效率2，注水泵的效率3，以及注水管網(wǎng)的效率4，其效率為=1234在現(xiàn)場測試中，1、2、3三個參數(shù)的測定需要專門的儀器，給現(xiàn)場計算帶來很大困難。注水系統(tǒng)效率是個動態(tài)值，需要隨時把握，現(xiàn)場根據(jù)這個效率來調(diào)整注水工程中某些不合理因素，顯然必須找到一個簡便計算方法。1.2.2 現(xiàn)場計算方法：把1、2、3作為一整體來考慮，即把電機、皮帶和注水泵作為一個新的參數(shù)1，即注水站效率，把注水管網(wǎng)作為一個計算參數(shù)2，則注水系統(tǒng)效率可改寫為=121= w有效/w電機100%= （p2- p1）q /w電機100%2=（piqi

11、/（p2- p1）q）100%式中：i注水井序號數(shù)；pi單井注水壓力，mpa；qi單井注水量，m3/h；p1注水站喂水壓力，mpa；p2注水站出站壓力，mpa；q注水站出站流量，m3/h。則整個注水系統(tǒng)效率的計算可簡化為=（piqi /w電機）100%上述式中的參數(shù)w電機可由電表直接讀出，單井注水壓力pi、注水量qi也可直接錄取或由注水工程報表得到，計算起來簡單明了，這樣采油廠可以用軟件隨時計算出注水站及全廠注水系統(tǒng)效率。仿真優(yōu)化軟件中效率計算模塊的思路和方案：利用注水系統(tǒng)效率測試儀測出注水站系統(tǒng)中各運行電機的輸入功率，或者利用注水站機泵電量表記錄的注水用電量得出各運行電機的輸入功率，輸入軟件

12、計算出注水系統(tǒng)輸入功率w電機，軟件同時把生產(chǎn)日報轉(zhuǎn)化得出注水系統(tǒng)末端能量pi qi，并得出注水站系統(tǒng)效率，為管理者做出決策提供依據(jù)。1.3 雙管網(wǎng)注水系統(tǒng)分壓點優(yōu)化方法雙管網(wǎng)注水系統(tǒng)分壓點優(yōu)化方法是在仿真優(yōu)化技術(shù)推廣應(yīng)用過程中的一項技術(shù)完善與進(jìn)步。經(jīng)過注水系統(tǒng)的仿真優(yōu)化分析發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整分壓點仍然有可能進(jìn)一步降低計配間的節(jié)流損耗，實現(xiàn)提高注水系統(tǒng)效率的目的，因而對雙管網(wǎng)注水系統(tǒng)分壓點值的優(yōu)化提出了新的方法，并且做了進(jìn)一步的完善。對于可實現(xiàn)兩套管網(wǎng)的注水系統(tǒng)，優(yōu)化壓力分界點實質(zhì)上是優(yōu)化低壓系統(tǒng)計配間的干線壓力或低壓系統(tǒng)的出站壓力這一參數(shù)。這樣的優(yōu)化問題是一個線性規(guī)劃問題。建立分壓點優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型

13、包括建立目標(biāo)函數(shù)和確定約束條件兩部分。分壓點優(yōu)化問題，其目標(biāo)函數(shù)是計配間節(jié)流損失最小，數(shù)學(xué)方程為：式中：ws 計配間節(jié)流損耗，kw；ph，pl 高、低壓注水系統(tǒng)的出站壓力，mpa；qh，ql 高、低壓注水系統(tǒng)的出站流量，m3/d；phi 高壓注水系統(tǒng)的第i個計配間的干壓，mpa；plm 低壓注水系統(tǒng)的第m個計配間的干壓，mpa；phij 高壓注水系統(tǒng)的第i個計配間所轄第j口注水井的注水壓力，mpa；plmn 低壓注水系統(tǒng)的第m個計配間所轄第n口注水井的注水壓力，mpa；qj 高壓注水系統(tǒng)的第j口注水井的注水量，m3/d；qn 低壓注水系統(tǒng)的第n口注水井的注水量，m3/d； 單位換算系數(shù)，無因次

14、。主要約束條件：phphiplplmphiphij（max）plmplmn （max）分壓點仿真優(yōu)化具體方法是：以滿足注水系統(tǒng)的地質(zhì)配注量為前提條件，因此保持高壓系統(tǒng)的干壓不變。從目前高壓系統(tǒng)的出站壓力開始仿真模擬計算，以一定的等差數(shù)列變化分壓點值（一般選等差值為0.1mpa），并根據(jù)壓力范圍相應(yīng)調(diào)整高低壓管網(wǎng)及其注水井，對每一個分壓點相應(yīng)計算出計配間的節(jié)流損耗，計配間的節(jié)流損耗值隨著分壓點的變化而變化，計配間的節(jié)流損耗最低時的分壓點則為最佳分壓點，這使得系統(tǒng)效率最高。2、系統(tǒng)能量平衡模型和效率計算根據(jù)gb3484-83關(guān)于有效能量的規(guī)定，將注水井口處的水所具有的能量計為有效能量，而克服地面管

15、網(wǎng)的摩阻和地面的節(jié)流損失所消耗的能量是地面注水系統(tǒng)損耗的能量。系統(tǒng)能量平衡模型和效率計算模型如下圖。圖3 系統(tǒng)能量平衡模型和效率計算模型井口有效wjwe輸入管壓損管網(wǎng)損注水泵站內(nèi)回流損節(jié)流損失站內(nèi)電機損電機站外管網(wǎng)注水泵損注水站效率（考慮打回流）或機泵效率（不打回流時）管網(wǎng)效率系統(tǒng)能量平衡程式：w輸入= w電機損+w泵損+ w回流損+w管線損+w節(jié)流損+ w有效把注水系統(tǒng)分為站內(nèi)和站外兩部分，站內(nèi)由電機、注水泵、匯管等組成，站外由干線及支線管網(wǎng)、配水間、注水井等組成。油田地面注水系統(tǒng)效率指注水站到注水井井口的效率，包括注水泵機組和注水管網(wǎng)的效率。上式考慮了地面注水系統(tǒng)的所有能量損耗因素，把注水

16、系統(tǒng)分為站內(nèi)和站外兩部分，可把上式歸納為w輸入= w機泵損+w管線損+w節(jié)流損+w有效地面注水系統(tǒng)效率的計算公式為=注水站效率管網(wǎng)效率注水站效率= w出站/ w輸入100%w出站=q(p出站-p喂水泵)/3.6w輸入運行機泵的輸入電功率，kwh；q 注水站出站匯管流量，m3/h；管網(wǎng)效率=單井平均注水壓力注水站出站匯管壓力100%該技術(shù)是運用系統(tǒng)工程理論、水力學(xué)原理，應(yīng)用有限元分析的數(shù)字仿真技術(shù)，進(jìn)行油田注水地面工程系統(tǒng)效率的分析，應(yīng)用計算機技術(shù)進(jìn)行油田地面注水系統(tǒng)運行參數(shù)的優(yōu)化，仿真模擬符合實際。第三章 現(xiàn)場應(yīng)用效果1、現(xiàn)場測試分析步驟為了了解影響注水系統(tǒng)效率的主要因素，在地面注水系統(tǒng)效率測

17、試和分析過程中，建立了一套完整的現(xiàn)場測試方法。根據(jù)華北注水系統(tǒng)的實際情況提出油田地面注水系統(tǒng)效率測試分析步驟如下：1.1 現(xiàn)場測試同步測試法，即注水站系統(tǒng)各測試點同時測報數(shù)據(jù)；1.2 注水系統(tǒng)效率參數(shù)計算；1.3 按大小排列系統(tǒng)能量損耗比例，找出存在問題；1.4 應(yīng)用仿真優(yōu)化技術(shù)分析注水管網(wǎng)；1.5 根據(jù)現(xiàn)場情況提出提高注水系統(tǒng)效率的方法和途徑。在總結(jié)過去現(xiàn)場測試的經(jīng)驗的基礎(chǔ)上上，結(jié)合測試過程中遇到的問題，根據(jù)華北注水站系統(tǒng)實際改進(jìn)完善了現(xiàn)場測試方案，規(guī)范了測試操作步驟，使測試數(shù)據(jù)報表更加規(guī)范，便于崗位人員實際操作，使現(xiàn)場測試方案對注水系統(tǒng)效率測試能起到指導(dǎo)作用。設(shè)計了系統(tǒng)效率綜合測試儀中注水

18、系統(tǒng)效率測試部分的數(shù)據(jù)錄取及其處理程序，該儀器把過去單一功能變?yōu)槎囗椆δ埽軌蚍謩e進(jìn)行抽油井系統(tǒng)效率、螺桿泵系統(tǒng)效率、注水系統(tǒng)效率的測試，節(jié)省了系統(tǒng)效率現(xiàn)場測試的成本。另一方面，通過應(yīng)用測試技術(shù)和仿真優(yōu)化技術(shù)，對推廣區(qū)塊建立、健全了注水系統(tǒng)效率數(shù)據(jù)庫，注水系統(tǒng)設(shè)備、管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，為今后注水系統(tǒng)效率測試分析提供了準(zhǔn)確、快捷的手段。2、現(xiàn)場測試情況測試主要在留17、王一聯(lián)、王四聯(lián)、河一聯(lián)、里一聯(lián)5個注水站。測試以每個注水站組成的注水單元為一個系統(tǒng)，在注水系統(tǒng)正常運行情況下，通過測試、分析注水泵和注水管網(wǎng)電力、水力工況，計算出電機效率、泵運行效率、泵站效率以及管網(wǎng)效率。經(jīng)過分析，找出影響注水系統(tǒng)效率的

19、主要因素，為實施改造提供依據(jù)。各各站注水泵電機效率、注水泵效率、注水管網(wǎng)效率、注水單耗和各站注水系統(tǒng)效率綜合測試結(jié)果如下圖表：注水泵電機效率 表1注水泵效率 表2注水管網(wǎng)效率 表3注水系統(tǒng)效率 表4本次測試5個注水站系統(tǒng)，運行15臺泵，連接注水井90口，額定功率為2625kw，瞬時注水量275m3/h，日注水量5892m3/d，輸入功率1808kw，日耗電量4.34104kwh，折算年注水用電1583.8104kwh，平均出站壓力20mpa，平均油壓12mpa，平均井口壓力11.5mpa，單井注水功率之和為941kw，系統(tǒng)損失功率867 kw，占輸入功率的47.9%，相當(dāng)于每天損失電量2.08

20、104kwh，折算年損失759.5104kwh。地面注水系統(tǒng)效率參數(shù)為：注水電機平均運行效率89.7%，注水泵平均運行效率79.4%，注水管網(wǎng)平均效率61%，地面注水系統(tǒng)平均效率43.4%，注水單耗6.6 kwh/m3。注水站系統(tǒng)效率及能耗損失情況 表5名稱留17王一聯(lián)王四聯(lián)河一聯(lián)里一聯(lián)砂巖里一聯(lián)灰?guī)r機泵總功率，kw92511551127.711553301020電機效率，%91.489.390.289.785.489.2泵效，%90909167.343.594站效，%82.380.48260.437.183.8管網(wǎng)效率，%63576053.169.693系統(tǒng)效率，%51.845.648.43

21、2.125.980.1輸入電功率，kw279.5378431.4279.342.4400.3機泵功率損失，kw49.568.375.3107.226.252節(jié)流功率損失，kw5312410861.64.9311.7管網(wǎng)功率損失，kw110134.5143.680.64.915.7日耗電，kwh6818907210353670310179535日注水，m3518107111839921122016注水單耗，kwh/m312.948.478.756.769.093.543 測試結(jié)果分析為了提高注水系統(tǒng)效率，首先分析注水站系統(tǒng)的能量損失因素及其所占比例，從而得出影響注水系統(tǒng)能量損失的主要原因，再根據(jù)

22、現(xiàn)場實際提出提高注水系統(tǒng)效率方法途徑。經(jīng)過測試及計算，各注水站能量損失情況如表。注水站系統(tǒng)能耗損失 表6站名總損失kw機泵損失kw占比例%節(jié)流損失kw占比例%管網(wǎng)摩阻kw占比例%留17158.248.430.453.333.956.535.7王一聯(lián)202.868.333.712461.110.55.2王四聯(lián)21975.334.410849.335.616.3河一聯(lián)187.8107.257.161.632.81910.1里一聯(lián)砂巖31.126.284.24.915.800里一聯(lián)灰?guī)r67.75276.811.717.345.9由上表可以看出，機泵能量損失、節(jié)流能量損失是注水系統(tǒng)總能量損失的兩個主要

23、因素。根據(jù)機泵能量損失、節(jié)流能量損失的情況，結(jié)合現(xiàn)場測試結(jié)果，分析認(rèn)為提高注水系統(tǒng)效率的潛力主要有：3.1柱塞泵提高泵效的潛力由于注水設(shè)備陳舊，造成注水泵泵頭漏失嚴(yán)重、泵效低，閘閥漏、管線穿孔現(xiàn)象多，頻繁啟停泵，造成無功能量損失大。近幾年來更換了部分新的注水泵，但絕大多數(shù)注水站使用的仍為八十年代投產(chǎn)，有的已投運服役超過二十年以上，故障多，造成頻繁啟停泵。如河一聯(lián)、里一聯(lián)注水泵漏失現(xiàn)象嚴(yán)重，故障多、維修工作量大，啟停泵頻繁，造成能量損耗，運行費用高。同時根據(jù)河一聯(lián)生產(chǎn)實際情況，注水站正常運行時開泵2-4臺，但每天啟停泵次數(shù)都在8次左右，一次啟停泵操作需要近20min才能穩(wěn)定，水量損失大、無功功耗

24、大。里一聯(lián)砂巖注水運行的1#三柱塞泵，實際只有間12-7、間12-2兩口注水井，泵實際排量僅4.67m3/h，比泵額定排量21.6 m3/h小得多，主要是由于泵嚴(yán)重漏失，泵效僅43.5%，造成能量浪費。根據(jù)現(xiàn)場實際情況建議換小型泵，配功率75kw的小電機，不僅節(jié)能，而且小型泵排量小，故障少，運行保養(yǎng)費用低。王四聯(lián)注水站，由于機泵與注水管網(wǎng)不匹配，盡管應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，但還是沒有實現(xiàn)自動穩(wěn)壓注水。正常注水時，啟運2臺泵，排量較低、系統(tǒng)壓力低，完不成配注水量；若啟運3臺泵，排量高出許多、系統(tǒng)壓力偏高，自動跳閘停一臺泵，因此需要人為控制一段時間開3臺泵、一段時間開2臺泵，沒有達(dá)到利用變頻調(diào)速技術(shù)實現(xiàn)

25、自動穩(wěn)壓注水的目的，頻繁啟停泵，造成無功功耗大，增加能量損失，降低了系統(tǒng)效率。建議把1臺五柱塞泵調(diào)換成三柱塞泵，啟3臺泵，能實現(xiàn)機泵與注水管網(wǎng)的合理匹配，利用好變頻調(diào)速技術(shù)實現(xiàn)自動穩(wěn)壓注水，能夠有效地提高注水系統(tǒng)效率。3.2降低摩阻和節(jié)流損失提高管網(wǎng)效率的潛力測試結(jié)果表明，各注水站系統(tǒng)所屬的注水井其注水壓力嚴(yán)重不平衡，是影響管網(wǎng)效率低的主要原因。個別井節(jié)流壓差大于15mpa，河一聯(lián)注水井注水壓力嚴(yán)重不平衡造成管網(wǎng)效率僅為53.1%，單井節(jié)流損失相對較高；王一聯(lián)有些高壓注水井在25mpa的注水系統(tǒng)壓力下，仍然注不進(jìn)水，建議應(yīng)用增壓泵或其它技術(shù)降低節(jié)流損失，提高注水效率。另一方面，管網(wǎng)經(jīng)過多年使用

26、，管線因為結(jié)垢、腐蝕，過流面積減少、流動阻力加大，管線水流壓力損失增大，配水間干壓比出站壓力小2mpa以上，如留17注水站出站壓力為32mpa，配水間壓力為26mpa，壓力損失達(dá)6mpa，造成能量損失，需要采取措施清垢，降低管網(wǎng)摩阻。3.3提高注水系統(tǒng)效率技術(shù)改造方案針對河一聯(lián)注水泵效率低主要是由于漏失原因造成的問題，建議進(jìn)行大修或在資金允許的情況下進(jìn)行更換。王四聯(lián)注水系統(tǒng)與里一聯(lián)污水回注系統(tǒng)由于配注水量與注水泵排量不匹配，建議分別更換1臺五柱塞泵為三柱塞泵，采取五柱塞泵和三柱塞泵合理使用，實現(xiàn)機泵與注水管網(wǎng)的合理匹配，利用變頻調(diào)速技術(shù)實現(xiàn)自動穩(wěn)壓注水。里一聯(lián)砂巖注水系統(tǒng)由于目前注水泵排量較大

27、，實際配注任務(wù)較少，建議將目前注水泵換成排量小的注水泵，配功率75kw的小電機，不僅可以減少注水泵電機內(nèi)耗，而且可以提高目前運行注水泵的效率。針對目前河一聯(lián)、王四聯(lián)注水站管網(wǎng)效率低和節(jié)流損失大的問題，建議對河一聯(lián)個別高壓注水井進(jìn)行采取酸化增注措施或應(yīng)用注水壓力自動調(diào)節(jié)裝置；王四聯(lián)完不成配注任務(wù)的注水井如果在一座配水間有多口采用增壓泵，單獨的注水井則采取酸化增注措施提高其吸水能力。王四聯(lián)及留17站由于管網(wǎng)經(jīng)過多年使用，管線因為結(jié)垢、腐蝕，過流面積減少、流動阻力加大，管線水流壓力損失增大建議采取物理或化學(xué)清垢措施，對管線進(jìn)行清垢。4 提高注水系統(tǒng)效率現(xiàn)場改造及改造效果針對機泵能量損失、節(jié)流能量損失

28、是注水系統(tǒng)總能量損失的兩個主要因素，為了降低節(jié)流損失，提高注水系統(tǒng)效率和滿足油田開發(fā)需要，分別在大王莊油田和留17注水站進(jìn)行了改造，改造后各站系統(tǒng)壓力降低，管網(wǎng)效率明顯提高，綜合系統(tǒng)效率也提高5%以上，改造后留17、王四聯(lián)測試結(jié)果具體見附表3。留17、王四聯(lián)各站改造情況和改造后效果如下：大王莊油田留70-39斷塊的王十五計、王九計部分注水井在原來25mpa系統(tǒng)壓力，一直注不進(jìn)水，2004年8月王十五計增建增壓泵3臺，王九計增建2臺，原來完不成配注任務(wù)的注水井經(jīng)過增壓后，能夠滿足生產(chǎn)需要，同時系統(tǒng)壓力也有一定程度的降低。王十五計留70-147、-149、-150等5口注水井在原來25mpa壓力下

29、注不進(jìn)水，增壓后在31mpa情況下，基本能完成生產(chǎn)任務(wù)。王九計所屬的留70-141、-158、-162等3口注水井也與王十五相似，增壓后在30mpa情況下，基本能完成生產(chǎn)任務(wù)。改造后王四聯(lián)系統(tǒng)壓力降低至24mpa，所有注水井能夠全部完成生產(chǎn)任務(wù)，在目前系統(tǒng)壓力下節(jié)流損失減少，其注水站電機效率、注水泵效率及注水管網(wǎng)效率明顯提高，特別是注水管網(wǎng)效率提高效果顯著。注水系統(tǒng)效率由措施前的48.9%提高到58.6%，提高了9.7%，注水單耗由措施前的9.49kwh/m3下降到9.01kwh/m3，下降了0.48kwh/m3，日節(jié)電576kwh，截止12月底節(jié)電6.91104kwh，電費均按0.4715元

30、/ kwh計算，節(jié)約電費3.26萬元。折算年節(jié)電21.02104kwh，年節(jié)約電費9.91萬元。王四聯(lián)改造前后效果對比結(jié)果如下：王四聯(lián)改造前后效果對比 表7序號增壓前增壓后1電機效率（%）90電機效率（%）90.22注水泵機組效率（%）81注水泵機組效率（%）823管網(wǎng)效率（%）67管網(wǎng)效率（%）794系統(tǒng)效率（%）48.9系統(tǒng)效率（%）58.65節(jié)流損失（kw）81節(jié)流損失（kw）776注水單耗（kw.h）/m39.49注水單耗（kw.h）/m39.01王四聯(lián)注水系統(tǒng)效率改造前后對比 表8留17斷塊為低滲透區(qū)塊，為了滿足生產(chǎn)需要，該注水站一直在32mpa系統(tǒng)壓力下運行，但由于留416斷塊離留

31、17注水站較遠(yuǎn)，管線壓力損失較高，部分注水井仍然不能完成生產(chǎn)任務(wù)。為了保證生產(chǎn)需要，2004年6月在留416注水站增建1臺增壓泵。注水泵在32mpa系統(tǒng)壓力，該斷塊的留416-8、-16、-9、-17能夠完成配注任務(wù)，同時留17注水站系統(tǒng)壓力也有所降低。目前留17注水站在30mpa壓力情況下，基本能滿足生產(chǎn)需要。改造后該站注水泵電機效率、注水泵效率及注水管網(wǎng)效率得到明顯提高，特別是注水管網(wǎng)效率提高效果顯著。注水系統(tǒng)效率由措施前的45.6%提高到50.5%，提高了4.9%，注水單耗由措施前的12 kwh/m3下降到11.17 kwh/m3，下降了0.83kwh/m3，日節(jié)電440kwh，截止12月底節(jié)電5.28104kwh，電費均按0.4715元/ kwh計算，節(jié)約電費2.49萬元。折算年節(jié)電16.06104kwh，年節(jié)約電費7.57萬元。留17注水站改造前后效果對比如下：留17注水站改造前后效果對比 表9序號增壓前增壓后1電機效率（%）91電機效率（%）91.42注水泵機組效率（%）80注水泵機組效率（%）813管網(wǎng)效率（%）62管網(wǎng)效率（%）684系統(tǒng)效率（%）45.6系統(tǒng)效率（%）50.55節(jié)流損失（kw）59.6節(jié)流