油田注水站注水泵單耗的影響因素及對(duì)策分析

賈艷華　于娟利　柏麗

摘 要：隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)在快速的發(fā)展，社會(huì)在不斷地進(jìn)步，油田開(kāi)發(fā)與利用成為人們廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來(lái)，注水站注水泵作業(yè)運(yùn)行中出現(xiàn)嚴(yán)重單耗情況，嚴(yán)重影響到整個(gè)油田生產(chǎn)發(fā)展的效益。為此，重點(diǎn)分析注水站注水泵單耗的影響因素，并相應(yīng)性提出應(yīng)對(duì)對(duì)策。

關(guān)鍵詞：注水站;單耗;影響因素;系統(tǒng)效率

引言

在油田生產(chǎn)過(guò)程中，注水泵是其最為重要的單元，通過(guò)油田開(kāi)發(fā)注水，對(duì)于油田穩(wěn)定生產(chǎn)和增產(chǎn)具有重要的作用。但就目前而言，注水站注水泵在作業(yè)的環(huán)節(jié)中，還存在嚴(yán)重的單耗大的現(xiàn)象，直接影響了油田生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。文章以油田注水站注水泵單耗為研究切入點(diǎn)，對(duì)其影響因素進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并在此基礎(chǔ)上提供了相應(yīng)的解決措施。

1 油田注水站注水泵單耗影響因素分析

1.1 注水泵運(yùn)行效率低

在注水趨勢(shì)作業(yè)過(guò)程中，注水泵運(yùn)行效率直接影響了其耗能現(xiàn)象。在具體的油田生產(chǎn)中，注水泵運(yùn)行效率與注水泵單耗之間存在反比例關(guān)系，如果運(yùn)行相同的揚(yáng)程、產(chǎn)生一定的流量，注水泵效能越低，其單耗就越高;反之，如果注水泵效能越高，其單耗就會(huì)越低。

1.2 生產(chǎn)管理牽制而直接影響泵排量

離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一個(gè)工作效率最高點(diǎn)，這一效能最高點(diǎn)即為工況建設(shè)中的最優(yōu)點(diǎn)，日常所見(jiàn)的離心泵牌提示的參數(shù)就是工況最優(yōu)點(diǎn);而對(duì)應(yīng)到具體指標(biāo)參數(shù)提示的最高點(diǎn)，分別被稱(chēng)為最優(yōu)功率、最優(yōu)揚(yáng)程及最優(yōu)流量。為此，注水泵介入離心泵注水時(shí)，應(yīng)最大限度接近銘牌提示的流量參數(shù)。然而，在不規(guī)范生產(chǎn)管理的限制下，注水量波動(dòng)較大，人為控制很難找到離心泵的最佳工作點(diǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)中，尤其是高壓注水時(shí)，制約開(kāi)關(guān)管理頻繁，導(dǎo)致注水量出現(xiàn)極大的晝夜差，也就是晝夜注水量波動(dòng)明顯。實(shí)際生產(chǎn)中只用來(lái)調(diào)整注水站啟泵臺(tái)數(shù)很難滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，而原設(shè)備必須以定速操作。針對(duì)這一現(xiàn)象，操作人員只能依靠出口閥門(mén)調(diào)節(jié)而人為干預(yù)注水情況，借助人為力量調(diào)整管網(wǎng)阻力，如此可一定程度上調(diào)整注水情況，但極大增加損耗。

1.3 注水泵元件、注水泵管線(xiàn)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)腐蝕現(xiàn)象

在油田作業(yè)生產(chǎn)中，注水泵長(zhǎng)期受到污水腐蝕的影響，以至于機(jī)泵的元件、管線(xiàn)等出現(xiàn)了嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象。例如，葉輪腐蝕導(dǎo)致口環(huán)間隙增加，甚至出現(xiàn)空洞和砂眼等現(xiàn)象，進(jìn)而降低了注水泵的工作效率，導(dǎo)致其耗能增加。

2 油田注水站注水泵單耗的解決措施

2.1 安裝高壓防垢機(jī)械密封裝置

該注水站的注水泵均為填料密封，因填料密封性能較差，工人維護(hù)工作量較大，又可導(dǎo)致泵耗能高。將常用的2臺(tái)注水泵安裝高壓防垢機(jī)械密封裝置，安裝后的注水泵運(yùn)行電流得到下降，如2#注水泵，在流量不變的情況下，電流降低了2A，單耗下降了0.13kWh/m3，日節(jié)約電量為530kWh。安裝高壓防垢機(jī)械密封裝置運(yùn)行6個(gè)月，泵密封狀態(tài)運(yùn)行穩(wěn)定無(wú)泄漏，摩擦功率小，耗電量下降。

2.2 調(diào)整同心度

注水站共有5臺(tái)注水泵，型號(hào)為D300，兩臺(tái)泵泵效相差較大。2#泵效低于1#泵效2%，經(jīng)調(diào)查最終把原因落在機(jī)泵不同心上。經(jīng)測(cè)量注水站1#、2#注水泵同心度，常期運(yùn)行的2#注水泵電機(jī)與泵發(fā)生偏離，聯(lián)軸器端面間隙為6mm，兩聯(lián)軸器軸向位移為2.22mm，分別超出規(guī)定值（2mm）0.22mm，l#注水泵基本在規(guī)定值內(nèi)。為此停運(yùn)2#注水泵，重新對(duì)2#注水泵調(diào)整同心度，解決了機(jī)泵不同心的問(wèn)題。

2.3 提高設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)質(zhì)量

在規(guī)定的保養(yǎng)時(shí)間內(nèi)，嚴(yán)格按照操作規(guī)范進(jìn)行設(shè)備保養(yǎng)（包括注水泵、冷卻水泵、潤(rùn)滑油泵），發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)存在問(wèn)題，例如震動(dòng)幅度變大，溫度升高和聲音異常等情況及時(shí)上報(bào)，及時(shí)解決。

2.4 加裝集散控制系統(tǒng)

為了最大限度降低注水泵的耗能現(xiàn)象，可建立健全的集散控制體系，并在油田生產(chǎn)過(guò)程中，切實(shí)結(jié)合實(shí)際狀況，對(duì)注水排量進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整。在具體加裝集散控制系統(tǒng)的時(shí)候，可參照注水工藝技術(shù)、注水工藝流程，并合理設(shè)置液位、壓力、溫度、流量等對(duì)象測(cè)空點(diǎn)。同時(shí)，結(jié)合不同測(cè)控點(diǎn)的作業(yè)原理，科學(xué)、合理地安裝所對(duì)應(yīng)的性能感應(yīng)器，并將感應(yīng)器十多感應(yīng)的物理變量進(jìn)行整合，使其成為電信號(hào)，并集中傳輸?shù)郊⒖刂葡到y(tǒng)的控制中心，進(jìn)而對(duì)注水泵系統(tǒng)的全部作業(yè)過(guò)程進(jìn)行全面的監(jiān)控。另一方面，通過(guò)加裝集散控制系統(tǒng)，還可以進(jìn)一步提升閥門(mén)控制的精準(zhǔn)度，使其泵壓差控制在0.05MPa以下，最大限度降低不合理的閥門(mén)開(kāi)度，進(jìn)而降低損耗，并提升注水泵的工作效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

2.5 加強(qiáng)技術(shù)管理

加強(qiáng)注水、污水、清水三水崗位人員的技能培訓(xùn)，強(qiáng)化三水崗位之間的緊密配合。進(jìn)行理論與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作培訓(xùn)考核，嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制閘門(mén)的穩(wěn)定，實(shí)行平穩(wěn)注水，加強(qiáng)注水泵機(jī)組的保養(yǎng)維護(hù)力度，降低注水泵的各種能量損失，保證泵運(yùn)行在最佳工況區(qū)。

2.6 連接并變頻調(diào)節(jié)前置泵

2004年5月份，相關(guān)研究人員改造了5#泵注水。將一級(jí)拆掉，在其前端連接前置泵，實(shí)際運(yùn)行時(shí)可實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)節(jié)。做出這一改造后，不僅可減少電機(jī)更換的麻煩，還可降低管壓差，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、平穩(wěn)安全運(yùn)行雙重目標(biāo)。變頻調(diào)節(jié)則可時(shí)刻保持系統(tǒng)回壓、泵出口壓接近，縮小兩者壓差，以節(jié)能降耗。另外，實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)堅(jiān)持以變頻調(diào)節(jié)為主、閥門(mén)調(diào)控為輔原則，保證主泵可在高效流量段運(yùn)行工作。

3 新技術(shù)展望

通過(guò)前置泵變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。前置泵低壓變頻調(diào)速技術(shù)是基于雙泵的串聯(lián)原理，通過(guò)對(duì)前置泵的變頻控制使注水泵的工作點(diǎn)始終在最高泵效區(qū)，從而提升系統(tǒng)效率，降低整體單耗。原理為注水泵與前置泵（增壓泵）串接，通過(guò)小變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)小功率增壓泵，實(shí)現(xiàn)對(duì)大功率注水泵的調(diào)節(jié)和控制。該系統(tǒng)由一臺(tái)注水泵和一臺(tái)增壓泵、配套電機(jī)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、儀表測(cè)控系統(tǒng)、低壓變頻調(diào)速系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等組成。小功率增壓泵為注水泵提供吸入壓力，使兩泵恰當(dāng)匹配，并通過(guò)計(jì)算機(jī)，儀表系統(tǒng)，變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)使高效區(qū)范圍很窄的注水泵工作在高效區(qū)，從而提高注水效率。由于高壓泵（注水泵）和一個(gè)中低壓泵（增壓泵）在同一流量下，中低壓泵的功耗要小很多，特別是主泵拆級(jí)后，節(jié)能更為顯著。也就是說(shuō)大泵（注水泵）節(jié)約下來(lái)的能量用于小泵還有富余，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。目前杏十八聯(lián)合站已經(jīng)安裝了一臺(tái)前置泵，但由于管線(xiàn)設(shè)計(jì)的原因未能投運(yùn)，計(jì)劃對(duì)管線(xiàn)進(jìn)行改造，借力前置泵變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效注水。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在油田生產(chǎn)作業(yè)中，注水作業(yè)保證了油田生產(chǎn)穩(wěn)定生產(chǎn)和增產(chǎn)。但是注水泵在進(jìn)行注水作業(yè)過(guò)程中，受到多種因素的影響，常出現(xiàn)高能耗現(xiàn)象，不僅影響了油田生產(chǎn)，也降低了油田的經(jīng)濟(jì)效益?；诖耍仨氁槍?duì)影響能耗的因素，采取有針對(duì)性的解決措施，以提升注水泵工作效率，降低能耗。

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