注水系统节能降耗优化数据分析

摘要：油田注水系统是油田大户，也是油田投资的主要领域之一。因此开发高效注水设备，提高现有注水系统运行效率对于降低油田生产成本具有重要意义。本文主要对油田注水系统存在的问题进行了分析。

关键字：注水系统、降耗、原则、油田

前言

油田注水是采油生产中重要的工作之一。它可以有效的补充地层能量，对提高原油采收率、确保油田高产稳产起到了积极作用。油田注水既关系的原油产量的高产稳产，同时油田地面注水系统又是高耗能系统。因此，提高地面注水泵站效率并对注水泵站运行优化进行研究是十分必要的。

一、注水系统降耗原则

油田注水系统主要是由注水站、注水管网和注水井组成。在注水系统效率指标的组成因素中，由于电机效率变化幅度很小，因此影响注水系统效率的主要因素之一是注水泵效率。一般而言，为降低系统能耗，总是遵循一下两个原则：一是通过泵站运行的优化调度。二是调整注水管网系统的布局调整。随着油田生产形式的日益变化，注水范围不断扩大，注水压力不断升高，进一步增加了地面注水工艺的难度。注水系统耗电高、成本高的矛盾日益突出。

二、油田南二区块注水系统存在的问题

（1）注水系统不能实现优化运行。为适应不同时期、不同阶段的油田对注水变换的要求，需要经常的调整注水系统生产方案。多年来注水系统的运行主要是靠注水管理人员的认识和经验来实施的，因而不能保证注水系统在比较优化的状态下工作。其结果造成生产运行方案不合理，致使注水泵可能偏离高效区工作，注水管网效率低。

（2）泵管压差大。由于不同时期油田开发配注量的调整，日常开井数的增减变化、洗井、供水不足等因素的影响使注水系统的注水量产生较大的波动。为了适应注水量的变化，只能凭操作人员的经验调正开泵方案和调节阀门来控制流量。因此导致注水泵与注水管网之间的匹配不合理而产生较大的泵管压差，尤其是当注水工况频繁变换使管压发生变化时，注水管理人员并不能及时的调整泵压来响应管压的变化，这也是导致泵管压差大的原因之一。

泵管压差直接影响注水单耗。由于正常运行的南二区块每日注水井水量固定，所以需要保证注水管网压力稳定。当泵压过高时势必引起管压升高，这是就要关小注水泵出口阀门使管压保持稳定，这样就会造成能源浪费。很显然泵管压差越大，单耗就越高。如何降低单耗使注水泵在最佳工况点工作是我们研究的重点。根据经验在离心泵注水系统能量损耗中，因泵效低而损失的能量最多，占总能量的60%左右。因此抓住提高注水泵效这一环节，就抓住了提高注水系统效率的关键。理论和实践均表面，泵的比转数越大、过流面积越大、阻力越小，泵效越高。在保持泵压的前提下，应尽量选择较大的排量和较高比转数的注水泵。

（3）注水泵单耗偏高。如何降低单耗？从统计结果可以看出，单耗值虽然由耗电量除以注水量得出，但由于泵站泵压控制直接影响注水泵的注水量与耗电量，因而也就影响了注水单耗的大小。这样就可以从分析泵压变化的原因入手，找到能够降低注水单耗的方法和途径。引起泵压升高的原因是运行泵的供水量略大于系统所需要的水量。管压偏高泵压也随着升高，但通常泵压不会升高太多，所以做好泵站泵压的控制工作和提高设备维护保养质量是降低注水单耗的有效途径。

离心泵运行效率低的原因分析中，在设备性能参数方面也至关重要。

常用离心注水泵性能参数表

参数泵型 （ ）

（m）

（%）

n（r/min） （%）

DF120-150 120 146 70 50.98 2975 1.7

DF140-150 140 150 73 53.41 2975 2.0

DF200-170 200 170 73 58.50 2985 2.4

DF250-150 250 159 75 69.05 2985 3.0

DF300-150A 300 163 76.5 74.49 2985 2.9

DF350-150 350 150 79 78.32 2985 2.0

DF400-150 400 156 81 82.28 2985 3.5

表中： ――注水泵额定流量， ； ――注水泵的单级扬程，m；

――注水泵额定效率，%； ――注水泵的比转数；

n ――注水泵的转速，r/min；

――国内最好的注水泵与国外先进泵效的差值，%；

我国油田离心注水泵工作扬程通常为1300―2000m，可以靠增减叶轮级数来改变泵的总扬程。为了简化对离心注水泵特性的研究，以油田常用离心泵DF250―150 11为例进行研究。

DF250―150 11注水泵主要性能参数表

Q（ ）

290 250 230 210 190 175 155 140 200

H（m） 1661 1749 1775 1804 1840 1880 1950 2050 1820

（%）

77.5 75 73.5 72 68.5 65.1 60.1 56.1 70.0

（kW）

1694 1586 1512 1432 1390 1376 1369 1359 1416

跟据表中的数据作出（Q，H）、（Q， ）、（Q， ）、（Q，q）点，用光滑曲线连接起来就得DF250―150 11离心注水泵的特性曲线。从曲线中可以看出，离心注水泵Q越偏离QN，泵出口压力P2（P3+ P）越高，泵出口电动阀节流 P越严重，泵效 P越低。泵工况点越远离注水泵的高效区，离心注水用电单耗越大。注水泵排量由250 下降到140 时，注水用电单耗7.0kW・h/ 上升到9.91kW・h/ ，注水用电单耗增加了三分之一。从离心注水泵的 ―Q特性曲线可知，离心注水泵的高效段为0.8―1.2。当Q

DF120、DF140、DF200、DF300、DF400等注水泵的 ―Q特性曲线变化规律与DF250注水泵类似，DF300、DF400注水泵的比转速ns比DF250稍大，效率曲线在最高效率点两侧下降得较急剧；DF120、DF140、DF200注水泵的比转速ns比DF250稍小，效率曲线 ―Q在最高效率点两侧下降得较缓和。Q=0.8 时效率 比该泵额定效率 下降5%左右。

（4）高效区的利用率偏低。合理利用注水泵的高效区，为了适应用水量和水压的变化常采用多台注水泵并联运行和单独运行的方式。为使注水泵的工况尽可能处在高效区内，应注意使它在并联时每台水泵的工况点接近高效区的左而边界，这样当单泵运行时工况点右移仍可能处在高效区内，在整个工况变化范围内效率较高。当注水泵并联工作时，每台注水泵的工况点随着并联台数的增多而向扬程高的一侧移动，台数过多就可能使工况点移除高效区的范围。测试资料表明，当两台或三台注水泵并联运行的实际出水量为注水泵叠加水量的73%-82%时，用电单耗较单台运行高4%-15%。

三、管理方法

最后在管理方面：严格按“十字作业法”进行设备管理、对注水设备保养到位、各项动态测试有分析措施，通过检查、测试调整维护消除设备故障隐患，延长使用寿命。另外，要结合实际探索实施“四级巡检法”一级是岗位员工巡检。做到每两小时一巡检、一记录，重点针对个巡检点的生产参数，确保录取调节及时准确。二级是班长巡检。做到每天巡检，重点是协调各岗位之间的工作配合，检查站内所有设备，对带病设备及时维修。三级是质检、安全员巡检。每季度对所有设备进行温度震动检测、记录和汇报，坚决杜绝设备带病工作。四级是队干部巡检。每月不定期进行巡检，全面掌握全站的安全生产情况，及时做出处理。

结束语

分析研究油田注水的特点和问题，通过多种切实可行的技术改造，不断总结和完善提高注水系统中的科技含量，为油田节能降耗和综合经济效益发挥重要作用。