低滲透油田注水系統(tǒng)能耗分析指標(biāo)與測(cè)試計(jì)算方法分析

魏立軍 王林平 馬懷東

（1.長(zhǎng)慶油田分公司油氣工藝研究院；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室；3.長(zhǎng)慶油田分公司技術(shù)發(fā)展處）

低滲透油田注水系統(tǒng)能耗分析指標(biāo)與測(cè)試計(jì)算方法分析

魏立軍1,2王林平1,2馬懷東3

（1.長(zhǎng)慶油田分公司油氣工藝研究院；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室；3.長(zhǎng)慶油田分公司技術(shù)發(fā)展處）

針對(duì)長(zhǎng)慶油田企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SYCQ 3403—2010《低滲透油田注水系統(tǒng)能耗分析指標(biāo)與測(cè)試計(jì)算方法》與石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5264—2006《油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測(cè)試和計(jì)算方法》的區(qū)別，主要從泵入口水功率的處理、注水系統(tǒng)能耗分析及評(píng)價(jià)指標(biāo)的細(xì)化管網(wǎng)的重新劃分3個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)解讀，以方便此標(biāo)準(zhǔn)在長(zhǎng)慶油田應(yīng)用。

注水系統(tǒng) 損失率 管網(wǎng)劃分 能耗指標(biāo)

注水系統(tǒng)是油田五大系統(tǒng)之一，長(zhǎng)慶油田注水系統(tǒng)耗電量大，注水系統(tǒng)效率偏低，開展注水系統(tǒng)分析、評(píng)價(jià)工作意義重大，而開展這些工作的關(guān)鍵是準(zhǔn)確計(jì)算注水系統(tǒng)能耗指標(biāo)。2010年以前長(zhǎng)慶油田注水系統(tǒng)能耗指標(biāo)的計(jì)算依據(jù)是石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5264—2006《油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測(cè)試和計(jì)算方法》[1]中的“油田注水地面系統(tǒng)效率的測(cè)試與計(jì)算”部分（以下簡(jiǎn)稱行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），2010年12月15日長(zhǎng)慶油田企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SYCQ 3403—2010《低滲透油田注水系統(tǒng)能耗分析指標(biāo)與測(cè)試計(jì)算方法》[2]（以下簡(jiǎn)稱企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）正式實(shí)施。相對(duì)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)修正了6方面內(nèi)容，基準(zhǔn)壓力的問題、節(jié)流位置的影響、拔高度差的影響、泵入口水功率的處理、注水系統(tǒng)能耗分析及評(píng)價(jià)指標(biāo)的細(xì)化、管網(wǎng)的重新劃分。前三個(gè)問題在《油田注水地面系統(tǒng)的測(cè)試與計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用》[3]一文中已經(jīng)詳細(xì)說明，文章主要針對(duì)后三個(gè)問題進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1 泵入口水功率的處理

注水系統(tǒng)的輸入功率為電動(dòng)機(jī)輸入功率和泵入口水的功率，因?yàn)楸萌肟谒诖蠊拮詨夯蛭顾玫淖饔孟乱矌胂到y(tǒng)部分能量。標(biāo)準(zhǔn)主要考慮電動(dòng)機(jī)輸入功率在整個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化和傳遞，認(rèn)為泵入口水的功率在系統(tǒng)中沒有損耗，所以機(jī)組效率、注水站效率、注水系統(tǒng)效率計(jì)算公式中都用有用功減去這部分能量。

注水泵機(jī)組效率計(jì)算公式：

注水站效率計(jì)算公式：

注水系統(tǒng)效率計(jì)算公式：

式中：

η7,mp——注水泵機(jī)組效率，%；

p7,Pout——注水泵出口壓力，MPa；

p7,Pin——注水泵入口壓力，MPa；

G7,P——泵流量，m3/h；

Ν7,s——電動(dòng)機(jī)輸入功率，kW；

η7,s——注水站效率，%

s7——注水站內(nèi)被測(cè)注水泵總數(shù)；

p7,Sout——注水泵站出口壓力，MPa；

η7,J——注水系統(tǒng)效率，%；

m7——注水系統(tǒng)被測(cè)注水井總數(shù)；

p7,Vout——注水井井口閥閥后壓力（在長(zhǎng)慶油田代表節(jié)流閥閥后壓力），MPa；

G7,W——注水井井口流量，m3/h；

n7——注水系統(tǒng)被測(cè)注水泵總數(shù)。

上面的三個(gè)公式可以統(tǒng)一歸納為：

標(biāo)準(zhǔn)中的這種假設(shè)是不準(zhǔn)確的，實(shí)際上泵入口水的功率在整個(gè)系統(tǒng)傳遞的過程中也是需要克服各種阻力，不斷的損耗，應(yīng)該把泵入口水的功率加上電動(dòng)機(jī)輸入功率作為系統(tǒng)輸入功率，效率重新定義為：

2 管網(wǎng)的重新劃分

根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中注水閥組損失率的計(jì)算公式可知，閥組損失包括站內(nèi)管線損失和站外閥組損失兩部分，當(dāng)根據(jù)注水系統(tǒng)測(cè)試報(bào)告判斷由于閥組損失率較大導(dǎo)致系統(tǒng)效率偏低時(shí)，無法明確具體哪部分導(dǎo)致閥組損失率較大。

式中：

ε7,v——注水閥組損失率，%；

p7,Vin——注水井井口閥閥前壓力（在長(zhǎng)慶油田

代表節(jié)流閥閥前壓力），MPa。

根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中注水管線損失率的計(jì)算公式可知，管線損失包括回流損失和站外管線損失兩部分，當(dāng)根據(jù)注水系統(tǒng)測(cè)試報(bào)告判斷由于管線損失率較大導(dǎo)致系統(tǒng)效率偏低時(shí)，無法明確具體哪部分導(dǎo)致管線損失率較大。

所以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中注水管網(wǎng)的范圍從泵出口至注水井井口，見圖1。

圖1 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中注水管網(wǎng)構(gòu)成示意圖

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中這樣劃分管線導(dǎo)致三個(gè)問題，對(duì)注水系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析造成影響。

1）注水站和注水管網(wǎng)有交叉部分。

2）站內(nèi)管線損失包含在閥組損失當(dāng)中。

3）回流損失包含在管線損失當(dāng)中。

在企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中細(xì)化了能耗指標(biāo)，把由注水泵出口至站內(nèi)匯管的閥門、管線中的阻力損失所造成的功率損失定義為站內(nèi)管線損失；把由于注水站內(nèi)打回流所造成的功率損失定義為回流損失，并重新劃分了管網(wǎng)的構(gòu)成，從匯水包至注水井井口，見圖2。

管網(wǎng)這樣劃分，有以下好處：

1）解決了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中注水站和管網(wǎng)交叉的問題，注水站效率等于管網(wǎng)損失率與注水系統(tǒng)效率之和。

圖2 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中注水管網(wǎng)構(gòu)成示意圖

2）解決了站內(nèi)管線損失包含在閥組損失當(dāng)中的問題。

3）解決了回流損失包含在管線損失當(dāng)中的問題。

3 注水系統(tǒng)能耗指標(biāo)的細(xì)化

注水系統(tǒng)的輸入功率包含兩部分：一是電動(dòng)機(jī)輸入功率，二是泵入口水的功率。注水系統(tǒng)的輸入功率經(jīng)過注水泵機(jī)組、站內(nèi)管線、匯水包、注水管網(wǎng)輸送到井口，在這個(gè)過程中注水泵機(jī)組損失一部分功率，定義為注水系統(tǒng)機(jī)組損失率；站內(nèi)管線損失一部分功率，定義為注水系統(tǒng)站內(nèi)管線損失率；打回流損失一部分，定義為注水系統(tǒng)回流損失率；注水管網(wǎng)損失一部分功率，定義為管網(wǎng)損失率，管網(wǎng)損失率又細(xì)分為管線損失率和閥組損失率，注水系統(tǒng)能量分布示意圖見圖3。

圖3 注水系統(tǒng)能量分布示意圖

根據(jù)能耗指標(biāo)的定義及注水系統(tǒng)能量分布示意圖，我們就可以得到公式：

即注水系統(tǒng)效率與各種損失率之和等于1。通過此公式就可以初步判斷影響注水系統(tǒng)效率的主要因素。

4 結(jié)論

1）通過對(duì)注水泵機(jī)組效率、注水站效率、注水系統(tǒng)效率的重新定義，物理意義更加明確。

2）通過對(duì)注水管網(wǎng)范圍的重新劃分，解決了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中注水站和注水管網(wǎng)交叉的問題，同時(shí)可以把站內(nèi)管線損失和回流損失從注水管網(wǎng)中剝離出來，方便注水系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)分析。

3）通過注水系統(tǒng)能耗指標(biāo)的細(xì)化，注水系統(tǒng)效率與各種損失率之和等于1，通過此公式方便判斷影響注水系統(tǒng)效率的主要因素。

[1]SY/T 5264—2006 油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測(cè)試和計(jì)算方法[S].北京:石油工業(yè)出版社,2006.

[2]Q/SYCQ 3403—2010 低滲透油田注水系統(tǒng)能耗分析指標(biāo)與測(cè)試計(jì)算方法[S].西安,2010.

[3]曾亞勤,魏立軍.油田注水地面系統(tǒng)的測(cè)試與計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用[J].低滲透油氣田,2010,15(6):100-103.

10.3969/j.issn.2095-1493.2014.001.004

2013-09-22）

國(guó)5汽油標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布

胡慶明

魏立軍，工程師，2005年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京），碩士學(xué)位，主要從事油氣田節(jié)能技術(shù)研究工作，E-mail：wlj_cq@petrochina.com.cn，地址：西安市未央?yún)^(qū)明光路長(zhǎng)慶油田油氣工藝研究院，710018。

12月18日，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委對(duì)外發(fā)布了我國(guó)第五階段車用汽油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，即“國(guó)5汽油標(biāo)準(zhǔn)”，自發(fā)布之日起實(shí)施。從2018年1月1日起，全國(guó)范圍內(nèi)將供應(yīng)國(guó)5汽油。新標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布實(shí)施將有助于減少機(jī)動(dòng)車排放污染物，汽車排放污染物可減少10%～15%，對(duì)保護(hù)環(huán)境、提升空氣質(zhì)量具有重要意義。