提高注水泵運(yùn)行效率的精細(xì)調(diào)控方法

提高注水泵運(yùn)行效率的精細(xì)調(diào)控方法摘要：注水泵是油田注水系統(tǒng)主要設(shè)備之一，是注水工序中較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，更好地控制注水泵的運(yùn)行方式、液量調(diào)整和地層壓力，在油田開發(fā)中起著關(guān)鍵的作用。隨著油田開發(fā)相繼進(jìn)入中高含水期，油田回注污水增多，而污水的水腐蝕性強(qiáng)、機(jī)雜含量高，注水泵液力端封面腐蝕磨損速度快、泵效低，造成能源的極大浪費(fèi)。因此，對(duì)注水泵進(jìn)行提效研究，以更好地利用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，提高注水泵效，降低注水系統(tǒng)單耗，從而實(shí)施高效注水，使采油廠經(jīng)濟(jì)效益最大化，在油田開發(fā)降本增效中很有必要。關(guān)鍵詞：注水泵；運(yùn)行效率；精細(xì)調(diào)控注水泵的使用注水泵通常是柱塞泵或多級(jí)離心泵，利用電力向電動(dòng)機(jī)輸送，從而使泵用設(shè)備通過電動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，增加液體壓力能，增加所運(yùn)液體的壓力，以及它滿足了水注入儲(chǔ)油層的壓力要求，往復(fù)泵是一種容積式泵，柱塞泵是一種往復(fù)泵，它利用往復(fù)泵柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來吸入液體和增壓排液。曲柄連桿機(jī)構(gòu)是高速旋轉(zhuǎn)電機(jī)動(dòng)力端的主要機(jī)械單元裝置。在此機(jī)械單元，實(shí)現(xiàn)將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為往復(fù)活塞運(yùn)動(dòng)。在此基礎(chǔ)上，往復(fù)泵缸容積會(huì)發(fā)生不同程度的變化。液體不斷吸入和排出，只有當(dāng)注入壓力達(dá)到預(yù)定目標(biāo)時(shí)，才能完成注水。特別要求注水泵通過一系列增壓將合格的水連續(xù)輸送至注水井，通過分層注水的方式有效地將水注入油層。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了油水井的連通。在這一過程中，水驅(qū)油的開發(fā)效果最大化。注水系統(tǒng)能耗分析隨著油田綜合含水不斷地升高，油田逐步進(jìn)入特高含水開采階段，噸油成本逐年上升；地面工程歷經(jīng)多年的運(yùn)行已逐步老化，為保障安全生產(chǎn)，已建系統(tǒng)更新維護(hù)的工程量逐步加大，造成生產(chǎn)成本的增加。因此，在油田進(jìn)入高含水期開采階段如何找出地面系統(tǒng)存在問題，采取有效措施，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，對(duì)提高油田開發(fā)效益，保障油田可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建百年油田”的宏偉目標(biāo)具有重要意義。從下面注水系統(tǒng)的能流模型圖可以看出，注水系統(tǒng)的能耗包括：注水泵電動(dòng)機(jī)的無功耗能，即電機(jī)損耗P1，注水泵的無用功損耗P2，泵管壓差和回流損失？3，管網(wǎng)損失和配水節(jié)流損失p4,從能流模型圖中可以看出，注水機(jī)組的能量損耗主要由兩部分組成：第一部分是驅(qū)動(dòng)注水泵電機(jī)運(yùn)行損耗的能量？1，第二部分是注水泵運(yùn)行損耗的能量P2。所以提高注水機(jī)組（電機(jī)和注水泵）效率是降低能耗的關(guān)鍵。圖1注水管路能流耗能模型圖提高3主水泵運(yùn)行效率的精細(xì)調(diào)控方法加強(qiáng)對(duì)油田注水系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的維護(hù)首先就是應(yīng)該建立一個(gè)專業(yè)進(jìn)行檢修的部門，專門對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行日常的檢修，保障設(shè)備的正常運(yùn)行，避免油田的浪費(fèi)。當(dāng)然從專業(yè)的角度來看，這一部門還是需要和一些其他專業(yè)的設(shè)備部門進(jìn)行相關(guān)的合作，雙方共同對(duì)油田注水設(shè)備進(jìn)行檢查維修，對(duì)于一些不合格的設(shè)備應(yīng)該及時(shí)的進(jìn)行更換，而不是繼續(xù)使用，同時(shí)檢查還需要對(duì)重點(diǎn)的部位進(jìn)行檢查，比如說管道的分支以及管道的閥門等等，這樣的零部件如果出現(xiàn)問題會(huì)導(dǎo)致一些重大的事故和損失。例如，某泵體本身有問題。由于長(zhǎng)期運(yùn)行，泵內(nèi)的葉輪、導(dǎo)葉、口環(huán)等易損件與泵體摩擦，出現(xiàn)縫隙，造成水量漏失，影響了機(jī)組效率。同時(shí)，運(yùn)行工況存在問題。由于注水泵的運(yùn)行參數(shù)不合理，造成注水泵處于非高效區(qū)運(yùn)行，工作人員通常是在注水泵啟泵待電流、壓力穩(wěn)定后便不再對(duì)泵的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)（因沒有調(diào)控依據(jù)），管理方式比較粗獷，保證注水泵平穩(wěn)、安全運(yùn)行即可，經(jīng)統(tǒng)計(jì)有部分注水泵由于運(yùn)行參數(shù)不合理而處于非高效區(qū)運(yùn)行?；诖耍紫?，針對(duì)泵體本身造成效率低的機(jī)組，擬通過實(shí)施低效注水泵更換或機(jī)組三保大修，更換注水泵內(nèi)部葉輪、口環(huán)等磨損件，來提高機(jī)組機(jī)械性能。第二，針對(duì)由運(yùn)行工況問題引起效率低的機(jī)組計(jì)劃通過實(shí)施注水泵運(yùn)行參數(shù)精細(xì)調(diào)控措施，使注水機(jī)組進(jìn)入或接近于高效區(qū)運(yùn)行，達(dá)到低耗高效運(yùn)轉(zhuǎn)的目的。3.2提高油田注水系統(tǒng)的運(yùn)行效率分壓注水技術(shù)對(duì)于油田的開發(fā)具有重要的作用，可以最大程度上保障油田開發(fā)的安全性和利用效率。但是在使用這項(xiàng)技術(shù)的過程當(dāng)中，一般來說都是按照水井當(dāng)中的注水壓力的不同來分梯度的進(jìn)行注水的分配的，采取這樣的方式不僅僅是為了不影響整個(gè)油田注水系統(tǒng)的正常的運(yùn)行，還可以進(jìn)一步的保障水井內(nèi)部的壓力始終都處于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，在這種情況下，可以有效的減低分別管理時(shí)所耗費(fèi)的電能，這也是節(jié)能降耗的一種途徑和方式。從目前這一技術(shù)的應(yīng)用情況可以分析的是，采取分壓注水這一技術(shù)基本上是需要使用到雙管網(wǎng)的注水系統(tǒng)的，這一系統(tǒng)在所有的項(xiàng)目當(dāng)中都是比較常用的，因?yàn)橄鄬?duì)于其他的系統(tǒng)來說，這一系統(tǒng)在使用的時(shí)候可以最大限度的方便工作人員，同時(shí)還可以減少相關(guān)失誤的出現(xiàn)。從這一個(gè)系統(tǒng)來說，它的各項(xiàng)功能都是比較齊全的，并且長(zhǎng)期多次的進(jìn)行仿真的模擬，還可以對(duì)仿真模擬所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，從而有效的提高這一系統(tǒng)的實(shí)用性能，并且在進(jìn)一步的優(yōu)化這一系統(tǒng)，不斷地提高其性價(jià)比?？梢耘e一個(gè)例子進(jìn)行具體的說明，比如說我國(guó)的某個(gè)油田，首先需要在開采之前進(jìn)行的工作是按照油井吸水能力的差異，對(duì)這些油井進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)要的劃分，再次說明的是這一項(xiàng)劃分的工作必須在整個(gè)開采工程之前進(jìn)行，劃分的層次可以有低吸水層、高吸水層等等，只有對(duì)于油井從吸水能力上進(jìn)行劃分之后才可以進(jìn)行后續(xù)的工作，才可以在接下來的環(huán)節(jié)當(dāng)中按照劃分有針對(duì)性的開始工作，進(jìn)行具體的采油工藝技術(shù)，這樣進(jìn)行操作的好處在于可以最大限度的提高利用設(shè)備的使用的效率，同時(shí)還對(duì)油層的注水的質(zhì)量有所提高，總的來說，這一操作可以達(dá)到了一個(gè)一舉兩得的效果。3.3治理高耗設(shè)備，降低注水能耗某油田共建設(shè)注水泵機(jī)組64臺(tái)，部分注水泵單耗超指標(biāo)范圍，主要原因有以下三個(gè)方面：1）泵水能力與管網(wǎng)壓力不匹配造成單耗超標(biāo)。隨著管網(wǎng)壓力逐漸升高，注水泵泵水阻力相應(yīng)加大，部分機(jī)組泵水能力與管網(wǎng)壓力不匹配導(dǎo)致單耗超標(biāo)。2）注水泵機(jī)組老化低效造成泵水單耗超標(biāo)。注水泵長(zhǎng)期運(yùn)行，其轉(zhuǎn)動(dòng)部分、傳動(dòng)部分、電動(dòng)機(jī)部分以及潤(rùn)滑、冷卻等系統(tǒng)均可受腐蝕老化影響造成設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不良，泵效降低，單耗升高。針對(duì)注水泵泵水單耗超標(biāo)的機(jī)組，開展以下治理工作，在滿足生產(chǎn)需求基礎(chǔ)上，降低生產(chǎn)能耗。1）對(duì)于一些離心式注水泵實(shí)施減級(jí)。將某1注水站2#注水泵由D300-150X11減級(jí)至D300-150X10，改造后泵水單耗將減少0.24kWh/m3。按照現(xiàn)排量計(jì)算，日節(jié)電0.35x104kWh。對(duì)柱塞式注水泵液力端封面腐蝕磨損速度快、內(nèi)漏嚴(yán)重，造成泵效低的應(yīng)整體更換液力端部分，2）更新高耗注水泵。鑒于某2注水站1#注水泵低效、高耗問題，將該泵機(jī)組整體更新，更新后設(shè)備泵水單耗下降0.15kWh/m3。按照泵水量9600m3/d計(jì)算，日節(jié)電0.14x104kWh。3）實(shí)施注水電動(dòng)機(jī)改造。對(duì)某3注水站4#注水泵實(shí)施電動(dòng)機(jī)改造，改進(jìn)電動(dòng)機(jī)繞組線圈連接方式，使其適用于特定負(fù)載和工況，提升注水泵與電動(dòng)機(jī)匹配性能，提高機(jī)組整體效率。電動(dòng)機(jī)優(yōu)化后，泵水單耗下降0.4kWh/m3。按照泵水量4800m3/d計(jì)算，調(diào)整后日可節(jié)電0.19x104kWh。通過以上三方面工作，注水系統(tǒng)穩(wěn)定性得到增強(qiáng)，日注水耗電下降3.3x104kWh。按照工業(yè)電費(fèi)0.6381元/kWh計(jì)算，年可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用768萬元。結(jié)語總的來說，按照我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)上的發(fā)展趨勢(shì)來說，我國(guó)對(duì)于石油的需求只會(huì)不斷地增加，而不是減少，所以對(duì)于涉及到油田的各項(xiàng)技術(shù)應(yīng)該進(jìn)行發(fā)展，特別是在資源的消耗這一方面，最好使得油田注水系統(tǒng)的效率能夠有所提升的同時(shí)，還可以最大限度上減少對(duì)于各項(xiàng)資源的使用，從而促進(jìn)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。參考文獻(xiàn)：趙玉杰.油田注水泵節(jié)能降耗技術(shù)研究