環(huán)狀注水管網(wǎng)注水泵優(yōu)化運(yùn)行

王暢 王東旭（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

喇嘛甸油田普通水注水系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)為基礎(chǔ)井網(wǎng)、一次加密井網(wǎng)及部分后續(xù)水驅(qū)注入井注水。共有注水機(jī)組44臺(tái)，總設(shè)計(jì)注水能力為23.16×104m3/d，平均日啟泵22.3臺(tái)，日注水18.27×104m3，負(fù)荷率為78.9%。普通污水注水系統(tǒng)建有注水站17座，該系統(tǒng)工藝流程采用配水間多井單干管注水流程［1］，建有高、低壓2套注水管網(wǎng)，管網(wǎng)結(jié)構(gòu)為整體環(huán)狀、局部枝狀［2］，2套系統(tǒng)在注水站、管網(wǎng)等多處連通，可分可合。

1 存在問題

1）注水泵啟泵臺(tái)數(shù)變化大。喇嘛甸油田普通水注水系統(tǒng)注水泵日運(yùn)行臺(tái)數(shù)在21～26臺(tái)之間，水量、電量和泵水單耗波動(dòng)較大（表1），增加了控制能耗的難度。

表1 注水泵日運(yùn)行數(shù)據(jù)

2）注水泵與注水量不匹配。建有環(huán)狀注水管網(wǎng)，由于水量需求變化，注水泵的排量與管網(wǎng)所需水量不易匹配，注水泵運(yùn)行在低效區(qū)，導(dǎo)致泵水單耗偏高（表2）。

3）壓力不合理、個(gè)別泵管壓差過大。17座普通水注水站為74座配水間和30座注入站的2051口水井供水，各注水站實(shí)際出站壓力在14.4～16.7 MPa之間，泵管壓差超過0.5 MPa的有9座站，泵管壓差最高達(dá)2.2 MPa。壓力不均衡造成部分注水站注水半徑過大，導(dǎo)致能耗增大。

2 原因分析

2.1 注水系統(tǒng)日運(yùn)行注水泵

統(tǒng)計(jì)分析自2013年以來注水系統(tǒng)日運(yùn)行注水泵情況。從歷年普通水、深度水、聚驅(qū)水注水系統(tǒng)注水泵啟停情況對(duì)比分析（表3）中發(fā)現(xiàn)，注水系統(tǒng)日運(yùn)行注水泵呈逐年上升的趨勢(shì)，由2013年的平均37.4臺(tái)上升到2016年的41.05臺(tái)，3年平均上升了3.65臺(tái)，上升幅度達(dá)9.76%。深度水和聚驅(qū)水注水泵上升幅度較小，普通水系統(tǒng)注水泵由2013年的平均運(yùn)行20.2臺(tái)上升到2016年的22.56臺(tái)，上升了2.36臺(tái)，呈每年多運(yùn)行1臺(tái)注水泵的上升趨勢(shì)，上升幅度達(dá)11.68%。

表2 喇II-1注水站注水泵數(shù)據(jù)

表3 歷年注水系統(tǒng)日運(yùn)行注水泵統(tǒng)計(jì) 臺(tái)

2.2 注水系統(tǒng)注水參數(shù)

通過對(duì)比分析幾年來普通水注水系統(tǒng)同期運(yùn)行參數(shù)情況（表4），發(fā)現(xiàn)注水泵泵壓及管網(wǎng)壓力呈逐年上升趨勢(shì)，總體上升了1.12 MPa以上，注水泵平均每小時(shí)耗電量總體上升了74 kWh，用電負(fù)荷率由2013年的77.8%上升到2016年的81.1%。

2.3 運(yùn)行注水泵數(shù)量與注水量關(guān)系

根據(jù)2013年以來普通水注水系統(tǒng)注水泵的運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年注水泵日運(yùn)行臺(tái)數(shù)為17～22臺(tái)次，日運(yùn)行泵數(shù)量最大泵差為5臺(tái)次；日注水量變化為13.5～20.55×104m3，日最大注水量差為7.05×104m3；以日運(yùn)行21臺(tái)泵為主，日平均注水量在16.42×104～18.99×104m3區(qū)間變化，每一泵次水量差值在0.3×104～0.9×104m3/d范圍，與多運(yùn)1臺(tái)泵所注水量相當(dāng)，符合啟泵規(guī)律。2014年運(yùn)行20～24臺(tái)次注水泵，泵日注水量差值符合啟泵運(yùn)行規(guī)律；2015年運(yùn)行20～25臺(tái)次注水泵，泵日注水量差值符合啟泵運(yùn)行規(guī)律；2016年注水泵運(yùn)行臺(tái)次主要集中在22～23臺(tái)次上，泵日注水量差值符合啟泵運(yùn)行規(guī)律；但2016年同歷年相比，日最高注水量和平均注水量同泵次比較，數(shù)值偏低，說明2016年普通水注水系統(tǒng)注水泵啟停運(yùn)行不合理，需要優(yōu)化注水泵運(yùn)行，降低注水耗電。

3 技術(shù)措施

普通水注水系統(tǒng)為環(huán)狀管網(wǎng)，各注水站通過注水干線緊密聯(lián)系[3]，注水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)多，泵排量從250 m3/h到400 m3/h，易實(shí)施注水泵梯級(jí)匹配或注水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)優(yōu)化等措施。

3.1 運(yùn)行注水泵數(shù)量對(duì)應(yīng)注水量經(jīng)濟(jì)區(qū)間確定

針對(duì)普通水注水系統(tǒng)多入口環(huán)狀管網(wǎng)的特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)運(yùn)行注水量與注水泵的合理匹配，在保證泵水單耗指標(biāo)不超標(biāo)的前提下，盡量控制注水泵注水量在經(jīng)濟(jì)合理的范圍內(nèi)[4]。為此，依據(jù)普通水注水系統(tǒng)注水泵歷年統(tǒng)計(jì)情況，統(tǒng)計(jì)出運(yùn)行注水泵數(shù)量對(duì)應(yīng)的實(shí)際日平均注水量、日最小注水量、日最大注水量參數(shù)。對(duì)比相應(yīng)運(yùn)行注水泵臺(tái)數(shù)的理論額定日平均注水量、額定日最小注水量、日最大注水量等數(shù)據(jù)，綜合考慮運(yùn)行注水泵情況，確定了不同運(yùn)行注水泵數(shù)量對(duì)應(yīng)的注水量經(jīng)濟(jì)區(qū)間：取每一運(yùn)行數(shù)量注水泵對(duì)應(yīng)的額定日最大注水量和實(shí)際日最大注水量二者的較小值；當(dāng)多運(yùn)行1臺(tái)泵對(duì)應(yīng)增加注水量不足0.5×104m3/d時(shí)，按增加注水量0.5×104m3/d計(jì)算。

3.2 運(yùn)行注水泵數(shù)量對(duì)應(yīng)注水量節(jié)能區(qū)間確定

普通水注水系統(tǒng)在運(yùn)行多臺(tái)注水泵時(shí)，在保證泵水單耗指標(biāo)控制在經(jīng)濟(jì)合理的范圍內(nèi)前提下，通過優(yōu)化注水泵運(yùn)行使注水量最大、管網(wǎng)壓力均衡、單耗控制最低范圍內(nèi)[5]。為此，依據(jù)普通水注水系統(tǒng)注水泵歷年統(tǒng)計(jì)情況，確定了不同運(yùn)行注水泵數(shù)量對(duì)應(yīng)的注水量節(jié)能區(qū)間：取每一運(yùn)行數(shù)量注水泵對(duì)應(yīng)的額定日最大注水量和實(shí)際日最大注水量二者的最大值。

3.3 注水站運(yùn)行注水泵方案

3.3.1 運(yùn)一備一運(yùn)行模式

目前，普通水注水系統(tǒng)共有17座注水站，其中，有10座注水站注水泵為2臺(tái)，多采用運(yùn)一備一運(yùn)行方式。為此，對(duì)此類注水站所轄注水泵進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)對(duì)比分析，優(yōu)選出運(yùn)行泵管壓差小、單耗偏低的注水泵，作為注水泵優(yōu)化運(yùn)行的首選泵。

3.3.2 運(yùn)行2臺(tái)以上注水泵

在17座普通水注水系統(tǒng)注水站中，有7座注水站所轄注水泵超過2臺(tái)，多采用運(yùn)二備一或運(yùn)二備二運(yùn)行方式。為此，對(duì)此類注水站所轄注水泵進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)對(duì)比分析，按照泵管壓差小、單耗偏低等條件，對(duì)站內(nèi)注水泵進(jìn)行排序，作為注水泵優(yōu)化運(yùn)行的啟泵運(yùn)行順序。

表4 歷年注水泵動(dòng)態(tài)參數(shù)對(duì)比

3.3.3 注水泵優(yōu)化運(yùn)行

統(tǒng)計(jì)2013年以來，普通水注水系統(tǒng)運(yùn)行不同數(shù)量注水泵對(duì)應(yīng)啟停各注水站注水泵情況，以連續(xù)運(yùn)行注水泵的平均注水量為節(jié)點(diǎn)，將每一種啟泵方案最大注水量低于平均值的淘汰，保留大于平均注水量的運(yùn)行泵方案，推薦連續(xù)運(yùn)行天數(shù)多、日最大注水量超過平均值較多的啟停注水站注水泵的方案，作為指導(dǎo)注水系統(tǒng)優(yōu)化注水泵運(yùn)行的優(yōu)選方案。

通過分析各注水站運(yùn)行注水泵優(yōu)化方案，發(fā)現(xiàn)優(yōu)選出的高于平均值的注水泵優(yōu)化運(yùn)行方案規(guī)律是：依據(jù)不同注水量需求，注水泵運(yùn)行數(shù)量在16～25臺(tái)之間；由北向南縱向分布各注水站，以喇二注、喇九注、喇十一注和喇六注運(yùn)行2臺(tái)泵，其他注水站運(yùn)行1臺(tái)泵為基礎(chǔ)，逐漸增運(yùn)喇三注、喇一注、喇十注注水泵數(shù)量。

4 效益分析

按照實(shí)施的減泵方案，注水系統(tǒng)減少運(yùn)行注水泵1臺(tái)，在滿足注水量需求的前提下，日節(jié)電量為58 331 kWh?？紤]生產(chǎn)運(yùn)行的調(diào)整變化，節(jié)電系數(shù)按0.5計(jì)算，此方案持續(xù)實(shí)施2個(gè)月，預(yù)計(jì)可累計(jì)節(jié)電174.9×104kWh。

5 結(jié)論

1）普通水注水系統(tǒng)為環(huán)狀注水管網(wǎng)，日注水量大、啟泵臺(tái)數(shù)多、耗電量大，在保證正常注水量的前提下，有效減少注水耗電，合理優(yōu)化注水泵啟泵臺(tái)數(shù)是行之有效的節(jié)能措施。

2）普通水注水系統(tǒng)注水量、管網(wǎng)壓力波動(dòng)大，鉆控、開發(fā)方案調(diào)整、系統(tǒng)局部改造等影響因素多，因此，注水泵優(yōu)化方案應(yīng)根據(jù)具體的注水量需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)整，確保注水系統(tǒng)高效低耗運(yùn)行。