油田摻水系統(tǒng)電力消耗優(yōu)化運(yùn)行研究

劉江

（中國石化河南油田分公司采油二廠 河南 唐河 473400）

引言

河南稠油油田有14個集油站和1個聯(lián)合站，摻水泵共41臺，所用水泵主要是兩級離心泵，額定排量最大100m3/h，最小排量25m3/h。離心泵適合于大排量、低揚(yáng)程的場合，一般機(jī)組效率50%左右。經(jīng)測試表明，河南稠油油田摻水系統(tǒng)泵機(jī)組效率平均為36.79%，整體運(yùn)行效率較低，平均單耗1.7 kW·h/m3，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。

1 電能損耗節(jié)點分析

摻水系統(tǒng)是用摻水泵將從原油分離出來的污水通過專用摻水管線再返送回油井單井，摻入到油井產(chǎn)出液中，以降低產(chǎn)出液流動阻力。電能損失主要是泵機(jī)組能量損失和管網(wǎng)損失。

2 電能損耗影響因素分析[1]

為了找出影響電能損耗、效率等方面的主要影響因素，根據(jù)測試結(jié)果及特性曲線進(jìn)行分析。

2.1 摻水單耗與機(jī)組效率的關(guān)系

根據(jù)摻水泵效率測試結(jié)果，作出摻水單耗與機(jī)組損失率的關(guān)系曲線。從機(jī)組損失率與單耗曲線上看，二者趨勢相近，說明機(jī)組效率是影響電能消耗的主導(dǎo)因素。

2.2 機(jī)組效率的影響因素

從前面的分析可知，機(jī)組效率是影響摻水單耗和管網(wǎng)效率的主要因素。從公式（泵機(jī)組效率=電機(jī)效率×傳動效率×泵效率）中可以看出泵機(jī)組效率是由泵效率、傳動效率和電機(jī)效率構(gòu)成的。

2.3 泵效率

泵的特性曲線都是與流量密切相關(guān)的。隨流量增加，泵消耗功率也增加。因此，降低電能消耗最直接的辦法就是降低摻水量。隨著摻水量上升，泵效率上升；當(dāng)摻水量達(dá)到額定值后，隨著摻水量上升，泵效率反而下降。

2.4 傳動效率

由于泵和電機(jī)的傳動為硬連接，傳動效率接近100%，對整個機(jī)組效率影響不大。

2.5 電機(jī)效率

由于電機(jī)功率是與泵功率是相匹配的，當(dāng)泵功率確定后，電機(jī)功率也就確定下來了。

3 管網(wǎng)損耗影響因素分析

在集油站內(nèi)，從泵出口到站出口這段距離內(nèi)，管線距離較短，損耗主要是在閥門上。當(dāng)從泵出口到井口時，損耗主要是在管線上，閥門損失退居次要地位。閥門開度不同，閥門上壓力損失不同，閥門開度大，閥門上壓力損失??；閥門開度小，閥門上壓力損失大。

3.1 機(jī)組效率與管網(wǎng)的相互制約關(guān)系

為了滿足不同流量的需要，泵配備的額定流量和額定工作壓力總是高于實際需要流量，與泵配套的電機(jī)功率也往往大于實際功率。所以，泵實際工作時一般總是需要降低流量以滿足實際水量需要。當(dāng)水量降低后，由于偏離了額定工作點，機(jī)組效率有所降低。

3.2 節(jié)能方法分析

根據(jù)泵特性曲線和管網(wǎng)特性曲線特點，比較容易得出結(jié)論變頻調(diào)節(jié)比閥門調(diào)節(jié)更節(jié)能，而閥門調(diào)節(jié)比打回流調(diào)節(jié)節(jié)能。

4 摻水系統(tǒng)節(jié)能對策

4.1 降低摻水量，提高摻水利用率

當(dāng)流量降低時，雖然泵效率降低了，但功率消耗也是降低的。因此，努力降低流量，減少不必要的摻水，是節(jié)能效果最明顯的方法。

4.2 優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行方式

根據(jù)機(jī)組效率測試結(jié)果，改變原先的輪流運(yùn)行方式，修改為按單耗及效率優(yōu)先的原則，優(yōu)先運(yùn)行高效率機(jī)組，其它機(jī)組作為備用機(jī)組。

優(yōu)化運(yùn)行后，機(jī)組平均效率提高到39.9%,平均摻水單耗由1.7kW·h/m3降低到1.54 kW·h/m3。2015年，共摻水5118866m3，由此可計算出節(jié)約電量(1.7-1.54)×5118866=81.9×104kW·h，折合電費(fèi)81.9×0.874=71.6萬元。

4.3 優(yōu)化機(jī)組配置

根據(jù)各站摻水現(xiàn)狀及機(jī)組效率測試結(jié)果，對機(jī)組效率低于40%的站，從機(jī)組效率高于40%的其它站中，選取泵特性曲線與管網(wǎng)特性曲線相匹配的備用設(shè)備改造移位，提高該站摻水效率。優(yōu)化機(jī)組配置只需要投入少量移位安裝費(fèi)。

根據(jù)測試結(jié)果，8#、9#、10#集油站摻水效率低，3#集油站摻水效率高且備用泵夠用。將3#集油站的5#摻水泵（摻水單耗為1.22kW·h/m3）移位到10#集油站（摻水單耗為2.12kW·h/m3）做主泵運(yùn)行。移位后經(jīng)實際測試，發(fā)現(xiàn)摻水單耗比原來上升了。這是由于10#站摻水量較小的原因。2015年10#站共摻水255233m3，因此移到10#站后年節(jié)約電量(2.12-1.6)×255233=13.27×104kW·h，年節(jié)約電費(fèi)13.27×0.874=11.6萬元

4.4 更新淘汰高能耗設(shè)備

對于能耗偏高，效率偏低且無可替代的設(shè)備，進(jìn)行設(shè)備更新，更換為新型高效節(jié)能設(shè)備，并根據(jù)管網(wǎng)匹配要求，配備相應(yīng)的變頻技術(shù)，降低管網(wǎng)損耗。根據(jù)測試結(jié)果，8#、9#、10#集油站效率偏低，摻水單耗偏高，經(jīng)濟(jì)效益差。經(jīng)分析，這三個站平均每小時摻水25m3左右，而安裝選型額定排量都是50 m3的泵，因此能耗偏高的原因應(yīng)該是設(shè)備選型不當(dāng)。為解決該問題，三個站各更新一臺摻水泵，額定排量選為25 m3，并配備變頻節(jié)能技術(shù)。改造后摻水單耗由平均2.24下降到1.73。2015年三個站共摻水767255m3，進(jìn)行設(shè)備更新改造后年節(jié)約電量(2.24-1.73)×767255=391300kW·h，折合電費(fèi)391300×0.874=34.2萬元。投入當(dāng)年即可收回投資。

5 結(jié)語

（1）提高摻水利用率，有效降低摻水量，是最根本最有效的節(jié)能方法。

（2）改變優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行方式，可以在不增加投入的情況下提高摻水效率，降低電量消耗。

（3）優(yōu)化調(diào)整機(jī)組配備，在較少投入的情況下提高摻水效率，降低電能消耗。

（4）更新淘汰高能耗設(shè)備機(jī)組，雖然投入相對較高，但能較大幅度提高摻水效率，且能長期發(fā)揮作用，節(jié)能效果也比較明顯。