油田注水系統(tǒng)節(jié)能技術適應性分析

胡道春 孫冰（大慶油田有限責任公司第二采油廠）

油田注水系統(tǒng)節(jié)能技術適應性分析

胡道春 孫冰（大慶油田有限責任公司第二采油廠）

注水系統(tǒng)主要通過降低注水壓力、提高泵效等方式挖掘節(jié)能潛力。通過分析薩南油田注水系統(tǒng)采用的高壓變頻調速技術、液體黏性調速離合器、注水泵涂膜技術、潤滑油改進劑等節(jié)能技術原理及應用情況、節(jié)能效果，對上述技術的適用場所、存在問題、應注意事項等進行總結評價，為油田注水系統(tǒng)選擇可行的節(jié)能技術提供參考。

注水 節(jié)能技術 適應性 高壓變頻 潤滑油改進劑

近年來，注水系統(tǒng)主要通過調整部分注水井壓力，降低系統(tǒng)壓力需求；調控注水管網，利用注水泵調控裝置，降低注水站出站壓力；通過提高泵效，進一步挖掘節(jié)能潛力。

目前，薩南油田注水系統(tǒng)采用的節(jié)能技術主要有高壓變頻調速技術、液體黏性調速離合器、注水泵涂膜技術、潤滑油改進劑等。

1 技術原理

1.1高壓變頻調速技術

通過可控硅對輸入電流和電壓導通角的控制來調節(jié)輸出電源頻率，實現電動機變轉速運行，從而控制注水泵轉速，調節(jié)注水泵流量。當該注水系統(tǒng)采用閉環(huán)控制時，可實現出口流量和壓力按照生產需要的工況調節(jié)，泵出口閥門可開至最大，使泵管壓差為零，實現節(jié)能的目的。高壓變頻裝置適用于流量不穩(wěn)定、系統(tǒng)變化頻繁且幅度較大的注水系統(tǒng)，能夠滿足聚驅注水系統(tǒng)不同開發(fā)階段的不同需求，管理簡單，操作方便，節(jié)電效果明顯。

1.2液體黏性調速離合器

根據牛頓液體內摩擦定律，通過改變主、被動摩擦片之間間隙的大小，調節(jié)負載扭矩和轉速的大小，從而控制注水泵轉速，調節(jié)注水泵流量，達到節(jié)能的目的。液體黏性調速離合器安裝于高壓電動機和注水泵之間，采用聯(lián)軸器連接。液體黏性調速離合器能夠根據流量需求來調整水泵轉速。該技術投資低，調節(jié)流量、壓力范圍相對較大，對電網不產生諧波污染，占地空間大，不可拆卸。

1.3注水泵涂膜技術

在油田生產過程中，注水泵所輸送的介質多為含油污水，污水中含有大量的鈣鎂離子、酸式碳鹽、溶解氧及各類細菌微生物，礦化度較高、水質較差，造成泵腐蝕結垢。以往為了除垢，每年需酸洗，并且定時加阻垢劑，這些方法只能暫時緩解垢的危害。另外，這些化學藥品的副作用，對泵各部件造成的損害也是不容忽視的，而且還會對環(huán)境造成污染。通過對運行時間較長的注水泵進行涂膜，可使泵表面光滑，起到阻垢、防垢作用，并且能減少泵內部機件的腐蝕與磨損，提高泵效，降低能耗，延長設備壽命。

1.4注水站添加潤滑油改進劑

運用摩擦學聲化原理，利用磨粒作為材料，摩擦面在運動瞬間所產生的超聲波能量以及摩擦面表面峰凸摩擦所產生的局部高溫，將“共晶滾球”JPLUS-2000E 高效節(jié)能潤滑油改進劑中的有機基團JIMTECH 分子激活，捕捉剛磨損下來的金屬微屑并進行表面化合，形成內以金屬為核、外以有機物包裹的球體，然后依靠物理電磁吸附力堆積在摩擦面凹凸不平的表面，形成納米級“共晶滾球膜”，從而變滑動摩擦為滾動摩擦，變液體潤滑為晶體潤滑，變鋼鋼摩擦為膜膜（球球）摩擦。共晶滾球膜潤滑機理不僅保護了油品最大限度的使用壽命，更重要的是保護系統(tǒng)能在最佳狀態(tài)下發(fā)揮其最大的機械性能，減少磨損和系統(tǒng)能耗。

2 應用效果

1）2003 年 ， 薩 南 油 田 在 某 注 水 站 應 用 高 壓 變頻 器1 臺 ， 該 裝 置 自 2003年3月 投 運 ， 出 站 壓 力 由安 裝 前 的 17MPa 下 降 到 15.5MPa， 頻 率 由 50Hz下降 到 45.2Hz， 注 水 單 耗 由 7.82kWh/m3下 降 到 6.56 kWh/m3， 下 降 了 16% ， 平 均 日 節(jié) 電 1.14 × 104kWh。2004 年 7月 該 區(qū) 塊 增 投 2座 注 入 站 （22口 注入 井）， 注 水 量 由 9600m3/d 上 升 到 11600m3/d， 注水 單 耗 進 一 步 下 降 到 6.02kWh/m3， 但 用 電 量 上升 ， 平 均日 節(jié) 電 0.67×104kWh。 高 壓 變 頻 器裝 置投資 367萬元，成本已于2005年收回。另外，該產品還獨家采用風水冷技術，很好解決了其他同類產品存在的散熱問題；當室外溫度 25℃時，室內僅為15℃，且還可通過冷卻水閥門進一步調整。目前薩南油田應用的高壓變頻裝置運行狀態(tài)良好。

2）2007 年 ， 薩 南 油 田 在 某 注 水 站 安 裝 了 液 體黏 性 調 速 離 合 器 1臺 ，5月 14日 投 入 運 行 。 平 均 日注 清 水 3800m3， 日 節(jié) 清 水 1400m3， 節(jié) 約 水 費 0.55萬 元 ； 電 動 機 電 流 降 到 138A， 泵 轉 速 降 到2650r/min， 日 耗 電 降 到 3.12 × 104kWh， 下 降 了1.08× 104kWh。 但 由 于 污 水 系 統(tǒng) 每 天 多 注 1400m3污 水 ， 注 水 單 耗 為 6.0kWh/m3， 日 耗 電 0.84× 104kWh； 因 此 ， 系 統(tǒng) 日 節(jié) 電 0.24×104kWh， 節(jié) 約 電 費0.13 萬 元 ， 合 計 日 節(jié) 運 行 費 用 0.68 萬 元 。

3）2007 年 ， 在 薩 南 油 田 某 注 水 站 對 注 水 泵 涂膜 1臺 ，2007年 11 月 投 運 。 與 原 態(tài) 運 行 數 據 對 比 ，注水單耗下降 0.16kWh/m3，年節(jié)電 25.08× 104kWh。

4）自 2010 年 起 ， 薩 南 油 田 在 注 水 站 稀 油 站 系統(tǒng)添加潤滑油改進劑，注水站平均單耗下降0.19kWh/m3， 下 降 率 為 3.22%， 實 現 年 節(jié) 電 1383 × 104kWh。

3 評價及認識

高壓變頻器運行狀態(tài)良好，具有注水泵房內占地面積小，對環(huán)境要求低；配套設施少，維護強度低；自身損耗隨負載減少而減少；設備價格高，一次投入成本大等特點。今后選擇應用的場所應為負載率相對較輕且波動較大的注水站。

液體黏性調速離合器一次性投資低，不足高壓變頻器費用的一半，但占地空間大，老式注水站泵房內通常沒有足夠空間安裝設備。

注水泵涂膜技術適用于泵老化、葉輪腐蝕或結垢較重導致泵效較低的各類泵。實際應用情況表明，該技術具有一定的節(jié)電效果，但是該技術對安裝施工要求較高，如安裝施工技術較差會導致泵在運轉過程中存在振動大、噪音大的問題。另外，注水泵涂膜使用壽命較短，只有3年左右，薩南油田注水泵涂膜大多數超過3年，應根據情況考慮下一步如何采用該技術問題。

潤滑油改進劑在油田注水站稀油站系統(tǒng)實際應用中，具有良好的節(jié)電效果，但當注水泵的泵效較高 （78%以上）時，節(jié)電效果 不明顯。注水泵應用潤滑油改進劑后，注水站因損耗補加潤滑油時，應同步按3%的比例投加潤滑油改進劑，以免影響后續(xù)節(jié)電效果。

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.006.009

2013-03-10）

胡道春，2010年畢業(yè)于吉林大學，從事油田地面工程 技 術 管 理 工 作 ，E-mail： hudaochun@petrochina.com.cn， 地 址 ： 黑龍江省大慶油田有限責任公司第二采油廠規(guī)劃設計研究所，163414。