扶余采油廠注水系統(tǒng)耗能淺析

孫彤仁孫寅浩齊紹新王歡（.吉林油田分公司勘察設(shè)計院；.吉林油田分公司松原采氣廠）

油田注水系統(tǒng)主要由注水站、注水管網(wǎng)、注水井組成。注水是保持油田高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要措施，同時注水系統(tǒng)耗電量在油田生產(chǎn)中也占相當(dāng)大的比重，開發(fā)油田注水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)和裝備一直是油田節(jié)能工作的重點。因此，深入研究注水系統(tǒng)能耗情況，對于合理利用系統(tǒng)能量，降低生產(chǎn)運行費用有著巨大的經(jīng)濟(jì)價值。

1 注水系統(tǒng)監(jiān)測現(xiàn)狀

扶余采油廠有三座聯(lián)合站并網(wǎng)注水，共有注水泵機組17套，總裝機功率14 530 kW，年能耗量6726 t標(biāo)煤，注水設(shè)計能力51 024m3，注水單耗3.15 kWh/m3，日注水量4.7×104m3，配水間201座，共有注水井2278口；監(jiān)測期間運行注水泵8臺，注水井2006口，日配注水量6.38×104m3，注水管網(wǎng)總長671.1 km，管網(wǎng)最大注水半徑8.9 km。1#注水站，全年注水4 616 963m3，2#注水站全年注水7 291 187m3，油水處理中心注水站全年注水6 275 122m3。

2 注水系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析

注水系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測主要考核注水泵電動機平均功率因數(shù)、泵機組平均效率、油田平均注水系統(tǒng)效率三項指標(biāo)。監(jiān)測注水泵電動機平均功率因數(shù)0.86，電動機功率因數(shù)合格5臺，合格率為63%；泵機組平均效率66.24%，泵機組效率合格6臺，合格率為75%；注水系統(tǒng)平均效率45.39%，泵機組運行效率較低（見表1、表2）。

表1 注水系統(tǒng)效率對比

表2 測試結(jié)果分析

3 影響注水系統(tǒng)效率主要因素

3.1 注水管網(wǎng)

1）注水管線及閥組結(jié)垢。油田設(shè)備中注水系統(tǒng)由于注水井的注入水組成復(fù)雜而容易發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)變化，產(chǎn)生復(fù)雜多樣的水垢[1]。水垢主要包括由難溶性碳酸鹽和硫酸鹽組成的表面化合鹽類垢、腐蝕導(dǎo)致的水垢以及注入水中夾帶的固體顆粒和水中微生物排泄形成黏泥等。它們主要集中在注水井附近的地層、注水井底部、井筒壁、管道彎頭和閥門等處，導(dǎo)致管損增加，最終形成注水機泵出口壓力上升，導(dǎo)致注水單耗增加，對注水系統(tǒng)效率產(chǎn)生較大影響。

2）泵管壓差較大。隨著低滲透油田的注水開發(fā)，新轉(zhuǎn)注井的注水壓力較高，注水區(qū)塊實際注水量的變化造成原設(shè)計注水量與實際不匹配，泵管壓差大，截流現(xiàn)象嚴(yán)重，注水單耗增加。

3）老油田部分注水區(qū)塊供水半徑較長，壓力損失大，使注水系統(tǒng)效率降低。

3.2 注水泵

監(jiān)測的離心泵機組效率較高，達(dá)到合格指標(biāo)，注水泵機組單耗相對較低，能量損失較小。有部分離心泵機組電動機功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)的情況。

3.3 注水井

由于單井節(jié)流比較普遍，使用閥門控制，節(jié)流損耗較大。有閥門串、漏阻現(xiàn)象，造成能量損耗，使注水系統(tǒng)效率降低。有一部分注水井為合注井，油田注水效果不明顯，造成水資源浪費。

3.4 注水壓力

個別區(qū)塊水井注水壓力參差不齊，干線壓力不匹配，供水半徑長，壓力損失大，區(qū)塊需要較高的注入壓力時，造成注不進(jìn)去水。個別單位注水井井口超壓運行，存在事故隱患，影響油田正常運行。

4 提高注水系統(tǒng)效率措施及建議

1）改善水質(zhì)或采取預(yù)防管線結(jié)垢的技術(shù)措施，可以在一定程度上防止注水管線水垢的生成，減緩結(jié)垢速度。如采取注入污水處理技術(shù)、防垢劑技術(shù)、管道表面涂層處理技術(shù)等方法。

2）積極推廣應(yīng)用變頻控制技術(shù)，改變注水泵流量調(diào)節(jié)的方式，即改變泵的特性，來適應(yīng)管路特性，以減小泵管壓差。

3）有計劃、有步驟對破損、腐蝕嚴(yán)重的管線、閥組進(jìn)行改造。局部改造注水管網(wǎng)，降低管網(wǎng)注水壓力，對個別的注水井進(jìn)行增注，降低管網(wǎng)損失。采用分質(zhì)、分壓注水。

4）由于節(jié)流損失造成管網(wǎng)損失增加、系統(tǒng)效率降低的注水系統(tǒng)，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實際要求和現(xiàn)有注水泵運行狀況，對系統(tǒng)進(jìn)行綜合治理，實施分壓分治，進(jìn)行系統(tǒng)降壓，單井增壓，減少管網(wǎng)能耗損失。

5）對泵效相對較低的泵機組應(yīng)加強設(shè)備維修保養(yǎng)，注意合理調(diào)整運行參數(shù)。對功率因數(shù)相對較低的泵機組，應(yīng)加強對注水泵電動機的無功補償，減少不必要的能耗損失，提高功率因數(shù)。

6）對注水泵進(jìn)行檢修及清洗，增加泵流量，減少流量損失，提高注水泵負(fù)荷率，使注水泵機組效率增加，減少能耗；統(tǒng)計的8臺離心泵機組總輸入功率為6 830.3 kW、泵機組平均運行效率為66.24%，通過采取節(jié)能措施提高泵機組效率，每年可節(jié)約大量電能。對離心泵，定期檢查清洗，更換磨損部件，減少無效的能量損失，提高泵效及注水泵機組效率；積極在注水泵上采取節(jié)能新技術(shù)，提高機組效率。

7）將合注井改為分注井，合理調(diào)整配注壓力，減少節(jié)流損失，提高注水效果，節(jié)約新鮮水。

8）對計量儀表進(jìn)行定期維修檢定，提高在線儀表準(zhǔn)確度，指導(dǎo)生產(chǎn)運行，達(dá)到合理的注水要求。對注水井誤差較大的計量儀表及時維修、檢定或更換。

9）對注不進(jìn)水的井，根據(jù)各井實際情況采取相應(yīng)措施，采取增注或關(guān)井，以滿足生產(chǎn)的需要。

5 結(jié)束語

影響注水系統(tǒng)效率的主要因素是注水泵機組效率和管網(wǎng)效率。兩種效率之間關(guān)系密切，反映了注水泵與注水管網(wǎng)之間的匹配合理程度。當(dāng)匹配合理程度較高時，系統(tǒng)能耗較低；反之系統(tǒng)能耗較高[2]。一般而言，為降低系統(tǒng)能耗，總是遵循以下兩條路線，一是通過系統(tǒng)運行的優(yōu)化調(diào)度，二是調(diào)整注水管網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。一個油田注水管網(wǎng)系統(tǒng)的注水能力，不管如何充分利用，都是有一定限度的。隨著油田增儲上產(chǎn)，新增注水井的數(shù)量不斷增長，注水范圍不斷擴大，現(xiàn)有系統(tǒng)愈來愈不能完全滿足油田生產(chǎn)的要求，調(diào)整注水管網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，改造擴建現(xiàn)有的注水管網(wǎng)系統(tǒng)將勢在必行。

[1]霍紅慶,袁國英,楊偉,等.注水系統(tǒng)管網(wǎng)改造技術(shù)研究與應(yīng)用[J].油氣田地面工程,2004,23(2):29.

[2]楊永波,石磊.并聯(lián)注水泵的節(jié)能措施[J].石油和化工設(shè)備.2009(10):41-43.