朝陽溝油田注水泵站節(jié)能潛力分析

董喜榮（大慶油田有限責(zé)任公司第十采油廠）

朝陽溝油田自1986年投入開發(fā)建設(shè)以來，注水系統(tǒng)建成注水站17 座，Q 注水站停運(yùn)，現(xiàn)運(yùn)行16座，其中：地面清水注水站9 座，地下水注水站6座，含油污水回注站1 座。共有注水泵70 臺(tái)，實(shí)際運(yùn)行注水泵24 臺(tái)，負(fù)荷率53.8%。主力區(qū)塊大部分注水站（A、D、E、F、G 注水站）采用高壓離心注水泵增壓工藝，B、C、H 注水站及外圍零散區(qū)塊采用柱塞泵增壓工藝。建成配水間181 座，注水井1942 口，站外采用單干管多井和單干管單井配水兩種工藝流程。主力區(qū)塊除H 注水站外，其他各注水站站外管網(wǎng)互為連通；外圍零散區(qū)塊各注水站站外管網(wǎng)均為獨(dú)立管網(wǎng)。

1 能耗現(xiàn)狀及分析

1.1 能耗現(xiàn)狀

注水系統(tǒng)多數(shù)選取注水單耗、注水泵效、注水系統(tǒng)效率為能耗指標(biāo)，但是主力區(qū)塊（不包括H 注水站）所屬的8 座注水站管網(wǎng)相互連通，不能形成以站為單位的獨(dú)立注水系統(tǒng)，考慮到數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，結(jié)合采油十廠的實(shí)際情況，采用泵水單耗、注水泵效作為主要指標(biāo)依據(jù)。通過對(duì)注水泵站的精細(xì)管理[1]，2014年上半年該廠平均泵效65.9%，泵水單耗7.5 kWh/m3，其中主力區(qū)塊泵效64.8%，泵水單耗7.6 kWh/m3，外圍區(qū)塊泵效76.6%，泵水單耗6.1 kWh/m3（估算值），達(dá)到制定的注水系統(tǒng)能耗指標(biāo)要求。2014 上半年注水系統(tǒng)能耗情況見表1。

表1 2014 上半年注水系統(tǒng)能耗情況統(tǒng)計(jì)

1.2 能耗分析

根據(jù)開發(fā)部門提供全廠各礦注水情況及各注水站日常能耗狀況，對(duì)2014年上半年全廠平均日注水量和各注水站平均能耗情況進(jìn)行匯總，見表2、表3。

表2 2014年上半年全廠平均日注水量匯總

表3 2014年上半年各注水站能耗情況統(tǒng)計(jì)

由表3 可知，泵水單耗最高的站為D 注水站，指標(biāo)為9.5 kWh/m3，依次是F 注水站（指標(biāo)為9.3 kWh/m3）、A 注水站（指標(biāo)為8.5 kWh/m3）等；泵水單耗最低的站為C 注水站，指標(biāo)為4.8 kWh/m3，依次是B 注水站（指標(biāo)為5.1 kWh/m3）、H 注水站（指標(biāo)為5.7 kWh/m3）等。主要原因分析：D、F、A 等注水站使用的注水泵，均為離心注水泵，而C、B和H 注水站使用的注水泵均為五柱塞注水泵，由于機(jī)泵本身內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定，離心注水泵的泵效低于五柱塞注水泵，其泵水單耗高于五柱塞注水泵；并且D、F 和A 注水站使用的注水泵投產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間均超過18年，泵內(nèi)部葉輪等部件腐蝕、磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致D、F 和A 注水站泵效較低，泵水單耗較高。此外，受站外調(diào)水等因素影響，G 注水站冬季運(yùn)行2 臺(tái)注水泵，需采用閥門控制回流水量，回流量在300～1200 m3/d 之間，造成能耗損失[1]。

由于該廠外圍區(qū)塊注水系統(tǒng)計(jì)量儀表不齊全，只能結(jié)合主力區(qū)塊柱塞泵應(yīng)用情況和以往機(jī)泵測(cè)試情況，通過公式M＝ 3 IU cos/Q 計(jì)算單耗，其單耗計(jì)算值為6.1 kWh/m3。此外，外圍區(qū)塊注水量僅占全廠注水量的12%，對(duì)全廠注水系統(tǒng)能耗指標(biāo)影響較小。因此，只對(duì)影響全廠注水系統(tǒng)能耗指標(biāo)的主要因素——主力區(qū)塊的能耗指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析。

結(jié)合2014年上半年全廠注水系統(tǒng)能耗相關(guān)情況和開發(fā)部門預(yù)測(cè)全年注水量723.66×104m3等影響因素，按目前已有節(jié)能措施水平，預(yù)計(jì)2014年全廠全年平均泵效為65.9%，注水單耗為7.9 kWh/m3。

2 注水泵優(yōu)化運(yùn)行可行性及效果分析

2.1 管理措施

1）提高高效泵的運(yùn)行時(shí)率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。A聯(lián)地區(qū)所轄B 和A 兩座注水站，其中B 注水站共有8 臺(tái)五柱塞泵，設(shè)計(jì)注水能力4100 m3/d；A 注水站共有4 臺(tái)離心泵，設(shè)計(jì)注水能力7200 m3/d。該地區(qū)站外注水管網(wǎng)互為連通，其能耗狀況見表4。

表4 2014年上半年A 聯(lián)地區(qū)能耗狀況統(tǒng)計(jì)

由表4 可知，2014年上半年，B 注水站泵效為89.3%，泵水單耗5.1 kWh/m3；A 注水站泵效為59.3%，泵水單耗8.5 kWh/m3。與應(yīng)用小排量離心泵的A 注水站相比，B 注水站由于應(yīng)用五柱塞高效泵，其泵效較高，泵水單耗較低。此外，B 注水站設(shè)計(jì)規(guī)模達(dá)4100 m3/d，實(shí)際注水量為1179 m3/d，負(fù)荷率為29%，負(fù)荷率較低。結(jié)合主力區(qū)塊注水管網(wǎng)連通性和B 注水站五柱塞泵的高效性，建議優(yōu)化兩座注水站的開泵數(shù)量，將A 注水站開泵數(shù)量由2 臺(tái)優(yōu)化為1 臺(tái)；同時(shí)提高B 注水站負(fù)荷率，由2014年上半年的29%提高到80%（表5），實(shí)現(xiàn)該地區(qū)注水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行，預(yù)計(jì)年節(jié)電約244×104kWh。

表5 優(yōu)化調(diào)整后A 聯(lián)地區(qū)能耗狀況預(yù)測(cè)

2）對(duì)外圍區(qū)塊注水站安裝計(jì)量電度表，保證計(jì)量的準(zhǔn)確性。外圍區(qū)塊注水站均無獨(dú)立的電度表，影響能耗指標(biāo)衡量。針對(duì)以上問題，對(duì)其安裝可計(jì)量有功、無功和功率因數(shù)等數(shù)據(jù)的多功能電能表，確保能耗指標(biāo)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，該措施已列入節(jié)能規(guī)劃。

2.2 技術(shù)措施

1）對(duì)腐蝕老化嚴(yán)重的注水泵進(jìn)行更新改造，具有較大節(jié)電潛力。注水系統(tǒng)使用高壓離心注水泵15 臺(tái)，泵水單耗平均為8.2 kWh/m3，泵效61.8%，其中12 臺(tái)注水泵運(yùn)行時(shí)間超過18年，泵內(nèi)部葉輪等部件腐蝕、磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致部分注水泵泵效較低，泵水單耗較高；而應(yīng)用的柱塞泵泵水單耗為5.2 kWh/m3，泵效85.2%，能耗相對(duì)較低，但柱塞泵排量較小，滿足不了主力區(qū)塊注水需求。針對(duì)以上問題，2014年已安排對(duì)A 注水站和D 注水站共6臺(tái)腐蝕老化嚴(yán)重、泵效低的機(jī)泵，進(jìn)行更新改換，均更新為DF100-150×11 型離心泵。采取改造措施后泵效可以達(dá)到65%，預(yù)計(jì)年節(jié)電約140×104kWh。

2）對(duì)G 注水站注水泵進(jìn)行高壓變頻技術(shù)改造，減少節(jié)流損失。針對(duì)G 注水站注水泵運(yùn)行控制方式不完善，造成能耗損失的問題，規(guī)劃2015年對(duì)其注水泵進(jìn)行變頻技術(shù)改造，采用一托二方式運(yùn)行，預(yù)計(jì)年節(jié)電75×104kWh。

2.3 效果分析

按年注水量723.66×104m3考慮，通過對(duì)A 聯(lián)地區(qū)實(shí)施注水泵優(yōu)化，對(duì)腐蝕老化嚴(yán)重的注水泵進(jìn)行機(jī)泵更新改造，以及對(duì)G 注水站采取高壓變頻技術(shù)改造等優(yōu)化運(yùn)行措施后，預(yù)計(jì)節(jié)電約459×104kWh，全年平均泵效為67.1%，注水單耗為7.4 kWh/m3。

3 認(rèn)識(shí)及建議

1）通過對(duì)朝陽溝油田注水泵站進(jìn)行能耗分析，表明該環(huán)節(jié)仍然具有較大的節(jié)能潛力。依靠提高高效泵的運(yùn)行時(shí)率，對(duì)A 注水站和D 注水站腐蝕老化嚴(yán)重的注水泵進(jìn)行更新改造，對(duì)G 注水站注水機(jī)泵進(jìn)行高壓變頻技術(shù)改造等節(jié)能管理和技術(shù)手段，注水單耗可降低0.5 kWh/m3，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

2）地面注水系統(tǒng)是一個(gè)規(guī)模大、環(huán)節(jié)多的動(dòng)態(tài)能耗系統(tǒng)。注水泵站機(jī)泵參數(shù)配置是影響注水系統(tǒng)能耗的主要因素，應(yīng)結(jié)合主力區(qū)塊注水管網(wǎng)連通性特點(diǎn)，加大各注水機(jī)泵參數(shù)配置技術(shù)研究，從根本上消除小排量離心注水機(jī)泵單耗高等能耗問題，實(shí)現(xiàn)注水系統(tǒng)區(qū)域平衡，突破注水系統(tǒng)能耗瓶頸問題。

[1]馬強(qiáng),陳麗,馮云亮.泵控泵技術(shù)在海一聯(lián)注水系統(tǒng)的應(yīng)用[J].承德石油高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2011(1):22-35.