配注系统能耗分析与优化

[摘 要]分析聚合物驱油技术从母液的配制过程到注入过程中各环节能耗点，合理计算注聚系统的运行参数，确定系统的最佳运行点，进一步降低配注系统能耗。配注系统主要由配制和注入两部分组成，优化配制过程中的母液熟化时间、熟化罐高低液位值的调整和母液外输过程中泵的启停次数几个环节，降低配制过程中电量消耗；优化注入过程中注聚泵的泵效、阀组注入压差、泵排量与电机功率需求的关系几个节点，合理计算注入系统的运行参数，确定注入系统的最佳运行点，以在保证泵效和注入要求的基础上降低电能消耗。

[关键词]配注系统；耗能节点；参数优化；降低能耗

中图分类号：TE832 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）27-0138-01

1. 配制过程中能耗节点的研究

1.1 控制熟化时间

初步配制好的母液在熟化过程中控制好熟化时间，在达到熟化要求的前提下降低能量消耗。我们在实验室分别用大庆盐水配制分子量为1200万和2500万，浓度为5000mg/L的聚合物母液溶液，定时取样，稀释至1000mg/L后检测溶液粘度，考察聚合物母液是否熟化完全、溶解均匀。对于低分子量聚合物干粉熟化时间控制在90分钟以内便可以基本溶解；对于高分子量聚合物干粉熟化时间控制在120-140分钟，最后再利用配制站向各注入站输送过程中管道的自熟化过程使聚合物干粉完全达到母液注入要求。通过实验室和现场井口取样结果表明，控制聚合物干粉熟化时间，能够满足现场指标注入要求，同时日耗电分别降低了350 KWh、850 KWh。

1.2 调整熟化罐液位

2#配制站站内有100m3的熟化罐12个，分散装置3套，为南中西五座注入站提供母液。使用干粉为3500万的超高分子抗盐聚合物。因为聚合物干粉分子量高，配制浓度高，而为了保证配制质量，熟化时间不能缩短，但是我们可以调整熟化罐的高低液位，来提高系统效率。

现在熟化罐的高低液位设置分别为80%、20%，一个熟化罐的熟化容量为60m3，如果我们把高低液位调整为85%、15%的话，熟化容量就提高10个百分点，现有的熟化搅拌装置能够仍然能够满足要求。目前的配制量需要熟化46罐母液，通过调整后只需要熟化40罐就能满足注入要求量，每天可以节约用电1800kWh，大大降低了熟化系统的运行能耗量。

1.3 减少外输泵的启停次数

外输系统是配制站的总输出环节，原外输系统的工作方式存在两大缺点：一是运行不平稳，设备间歇启停，外输设备故障频繁；二是外输压力大，能耗较高。采用一泵两站的外输泵运行方式对外输系统进行优化，在原有工艺流程上增加了流量调节器自动对两座注入站的外输量进行分配。在3#配制站开展了一泵两站外输流程试验应用效果分析来看，在外输泵对2个注入站实现连续供液使注入站储液槽液位保持稳定时，外输泵的工作频率在39Hz，工作时的电流为26A，每天消耗电能410KWh，比单泵单站台泵的供液方式减少1台泵的耗电量，更为主要的是泵的启停次数减小为原来的1/3，运行更加平稳， 外输泵的启停频次大大减少，基本上达到了连续运行的目的。

2.注入过程中能耗节点的研究

2.1 单泵单井工艺流程能耗研究

在选择4-4#注入站的所有注入单井运行耗电进行分析，4-4#注入站所使用的注聚泵均为科达泵，每天耗电量2400kWh，通过减小柱塞的半径、更换皮带轮减少注聚泵的冲次，降低了泵的磨损和一部分电能消耗。利用变频节电技术与调参后的注聚泵配合使用，大幅度降低电能的消耗。

2.2 单泵多井工艺流程能耗研究

在采用单泵多井注入工艺流程的3-6#注入站，所使用的注聚泵型号为QH-42-16， 理论排量分别为4.25m3/h， 柱塞直径42mm，冲次40次/分，皮带轮直径150mm，配用电机功率30kW，注入母液浓度 5000mg/L，粘度160mPa・s，注入压力12.2MPa。首先将注聚泵的柱塞直径更换成45mm，其它参数不变，调整后其理论排量应在 5m3/h，但其泵效原因实际输出排量为4.1m3/h，泵效η为0.82，工作电流35A，每天耗电量553kWh，加入变频器调整运行频率，使其输出流量为4.1m3/h，其变频器的输入电流27A，每天耗电量426kWh，节约用电量23%。

3.结论

确定配制过程中的母液熟化时间、熟化罐高低液位值的调整和母液外输过程中泵的启停次数几个节点参数能耗研究及注入过程中注聚泵的泵效、压差、泵排量与电机功率需求的关系能耗节点，合理计算注聚系统的运行参数，确定系统的最佳运行点，同时使注聚系统在节能降耗的基础上效率保持在最佳状态。通过注聚系统能耗节点控制参数标准研究确定，可降低注聚系统13%左右的能耗。