油田注水泵節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用研究

溫寧鋒，董曉靈，劉飛，劉楠，李軍鋒

（長慶油田分公司第二采油廠，甘肅 慶陽 745100）

注水泵是當(dāng)前我國油田中的重要設(shè)備，主要應(yīng)用在采油注水過程中，可以將采油效率進行顯著提升，其在使用過程中需要長期進行運轉(zhuǎn)，功耗較大，需要應(yīng)用技術(shù)手段達到節(jié)能降耗目的，降低開采成本，在提升相關(guān)采油企業(yè)市場競爭力的同時，對創(chuàng)建可持續(xù)發(fā)展社會也起到了一定程度的推動作用。

1 油田注水泵當(dāng)前存在的不足

首先，當(dāng)前油田注水泵的效率并不高，相應(yīng)地對能源的消耗也會較大，其主要是由于我國部分油田注水站的建設(shè)時間較長，其中的各種設(shè)備存在嚴重磨損情況，注水管網(wǎng)老化，管網(wǎng)在長期使用過程中其內(nèi)部會出現(xiàn)腐蝕以及結(jié)垢等現(xiàn)象，在輸送介質(zhì)的過程中會起到一定程度的阻礙作用，造成注水泵工作效率逐步降低的情況。同時，部分油田注水系統(tǒng)中并沒有安裝回流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)泄漏情況，很難及時找出滲漏點，會損失一定的流量。部分注水泵工作參數(shù)有誤差存在，如果其管壓出現(xiàn)波動，會導(dǎo)致整個注水站管網(wǎng)缺失穩(wěn)定性，增加注水泵工作負荷，降低其出口排量，從而降低效率增加能耗。

其次，注水泵設(shè)備的保養(yǎng)和維修工作不到位，設(shè)備運行的正常與否直接影響注水泵的工作效率。當(dāng)前，大部分油田注水站中雖然制定了一系列的保養(yǎng)維修計劃，但是，其實際實行效果并不佳，相應(yīng)的老化、泄漏以及腐蝕問題還是會影響其運行效率，并不能起到節(jié)能降耗效果，從而降低其社會效率和經(jīng)濟效益。最后，注水泵電機的匹配問題，即油田注水站在使用初期時，設(shè)計參數(shù)往往會較大，機泵有較大的額定功率，隨著時間的推移和對油田開發(fā)技術(shù)的不斷調(diào)整，注水方案得以不斷下調(diào)，其機泵實際功率和之前設(shè)計參數(shù)相比往往會小于設(shè)計參數(shù)，受這類設(shè)備成本高的限制，并不能對其進行有效更換，這也就降低了油田注水泵節(jié)能降耗的效果。

2 節(jié)能降耗技術(shù)在油田注水泵中的應(yīng)用

2.1 泵控泵技術(shù)

泵控泵技術(shù)又被稱為PCP 技術(shù)，是油田注水泵實現(xiàn)節(jié)能降耗的主要手段之一，通過其設(shè)備之間的相關(guān)控制，可以起到良好的作用。泵控泵技術(shù)是以變頻技術(shù)和離心泵的串聯(lián)為基礎(chǔ)，當(dāng)油田注水泵的運行狀態(tài)是超負荷時，使用泵控泵技術(shù)可以極大程度地提升油田注水泵的壓力，從而減少其相應(yīng)的負荷量。同時，也可以利用油田注水泵和增壓調(diào)節(jié)泵彼此的相互作用，實現(xiàn)其共同處理相同的作業(yè)過程，達到共同作業(yè)的目的。油田注水泵在傳統(tǒng)運行方式中，其通常以憋壓的形式對流量、干壓以及電機進行控制，但是，其在這一過程中的閥門處于不完全打開狀態(tài)，會造成憋壓狀態(tài)下流量浪費現(xiàn)象，需要工作人員將增壓調(diào)節(jié)泵使用在相關(guān)控制過程中，在憋壓時，其可以促使閥門完全打開，保持能量和控制壓力二者之間的平衡關(guān)系，防止流量浪費，增強節(jié)能降耗效果。

2.2 變頻控制技術(shù)

油田注水泵節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用還體現(xiàn)在變頻控制技術(shù)上，其通過對恒壓注水手段的運用，將壓力傳感器和電機進行有機結(jié)合，如果壓力變高，電機的轉(zhuǎn)速也會隨之而變高，反之，其也會隨著壓力的降低而降低，從而實現(xiàn)能量和壓力之間的平衡。在實際應(yīng)用這一技術(shù)的過程中，相關(guān)工作人員需要在其中相應(yīng)部位增設(shè)報警系統(tǒng)，如果壓力變化異常，可以及時停機報警，防止油田注水泵出現(xiàn)較為嚴重的故障。其次，要想保證變頻控制技術(shù)的應(yīng)用效果，需要工作人員充分將油田的實際情況進行分析，需要認識到該技術(shù)并不是單純只是對壓力傳感器的使用，還需要對油田采油環(huán)境以及實際采油需求等相關(guān)對影響注水泵工作的因素進行綜合考慮，適當(dāng)增加變頻器、調(diào)節(jié)器等設(shè)備進行富足，保證對電壓的有效調(diào)節(jié)，從而提升工作電壓的穩(wěn)定性。最后，傳感器可以反映油田注水泵的實際運行狀態(tài)，變頻器和調(diào)節(jié)器會接收傳感器信號，根據(jù)其信號情況調(diào)節(jié)注水泵，合理地將遠程操作技術(shù)以及信息化技術(shù)應(yīng)用在這一流程中，可以極大程度地提升油田注水泵的智能化和自動化，降低工作人員的工作強度，將操作流程進行簡單化，將儲水罐和喂水泵兩個環(huán)節(jié)進行有效省略，可以減少傳統(tǒng)工作方式中頻繁啟停注水泵為工作帶來的不便，將電能等能源的耗損進行極大程度的節(jié)約，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗。

2.3 調(diào)整注水泵泵管壓差

油田注水泵的節(jié)能降耗技術(shù)需要將注水泵泵管的壓差進行有效調(diào)整，保證注水泵泵口排量在合適的范圍內(nèi)。一方面，工作人員可以將注水泵的葉輪進行減少，注水泵葉輪直接影響著注水泵流量，其直徑和軸功率以及揚程的關(guān)系密切，將其進行減少可以降低注水泵的電能的消耗，實現(xiàn)節(jié)能降耗，同時，這種方式有也可以將其注水泵泵管壓差。在對其進行減少過程中需要注意的是，應(yīng)當(dāng)遵守一定的要求，將最后一級葉輪進行拆除，才會起到預(yù)期作用，最好在拆除之前做好充分準備，避免由于操作不當(dāng)降低油田注水泵工作運行效率。另一方面，可以通過安裝變頻調(diào)速器調(diào)整注水泵泵管壓差。變頻調(diào)速器可以將供水管網(wǎng)的信號進行收集、轉(zhuǎn)換和處理，在其中尋找最佳化的運行頻率，并對注水泵的參數(shù)進行有效調(diào)節(jié)。例如，在變頻調(diào)速器安裝之后，一旦供水管網(wǎng)壓力出現(xiàn)較低情況，變頻調(diào)速器會根據(jù)自身接收到的信號，調(diào)節(jié)注水泵參數(shù)，將注水泵泵管的壓差進行降低，提升工作效率，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗。

2.4 降低小機泵泵件摩擦

小機泵泵件之間在工作運行過程中的摩擦情況會造成能量損失，其摩擦越大，相應(yīng)出現(xiàn)的能量損失就會越大，因此，降低其摩擦程度可以起到良好的節(jié)能降耗作用。一方面，工作人員可以應(yīng)用泵涂膜技術(shù)，在機泵泵件表面涂抹氟樹脂，提升機泵泵件表面的光滑效果，經(jīng)相關(guān)研究表明，涂抹氟樹脂的機泵泵件表面和不銹鋼表面相具有20 倍的光滑效果，而且由于氟樹脂具有不沾水的特點，水可以直接從泵件表面滑過，降低泵內(nèi)液體分界層與液體內(nèi)部的渦流，從而降低其功率消耗，提升液體流動速度，保證注水泵的高效運作。另一方面，工作人員也可以將濃縮金屬抗磨劑添加到機泵潤滑油中，提升其抗磨性、抗腐蝕性以及耐熱性，并將摩擦程度進行一定幅度的降低。金屬抗磨劑的適用范圍很廣，基本和各種類型的潤滑油都可以相互溶合，并且其本身的性能良好，具有持久穩(wěn)定的功效，有耐高溫、高負荷、高速以及抑制油品氧化的特性，在油田注水泵中，將其進行應(yīng)用不僅可以實現(xiàn)節(jié)能降耗，也可以獲得其他方面的綜合效益，如機泵壽命、油品質(zhì)量等，具有極大的應(yīng)用價值。

2.5 優(yōu)化注水泵及配套設(shè)備

（1）注水泵的優(yōu)化。注水泵和配套設(shè)備的優(yōu)化是油田注水泵節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)性的措施，油田注水泵在長期工作過程中，會受其工作環(huán)境影響，被水中的各種雜質(zhì)所腐蝕，使其內(nèi)部配件的磨損狀況嚴重，特別是其中的水泵液力端，往往需要工作人員經(jīng)常性的維修，降低效率，增加能耗，綜合油田注水泵的整體情況，水泵液力端的配件適應(yīng)壽命往往小于129h，消耗較高。對此，可以采用節(jié)能液力端，選擇T 字形結(jié)構(gòu)，其可以對工作腔內(nèi)倒角應(yīng)力集中起到一定的阻礙作用，從而降低設(shè)備損耗。此外，將組合閥組進行改進，除了閥板選擇金屬材質(zhì)之外其他部位可以采用非金屬材料，提升密封性，并保證閥芯導(dǎo)向儀有一定角度，使其在注水泵運作過程中可以轉(zhuǎn)動，保證其受力均勻，進行自行修復(fù)，從而增強注水泵的使用壽命，降低維護成本，提升工作質(zhì)量。

（2）優(yōu)化配套設(shè)備。第一，將高耗能的電機進行替換，轉(zhuǎn)化為高效電機，結(jié)合我國《中小型三相異步電動機能效限定值及能效值》中的標(biāo)準，保證自身電機的平均效率超過90.3%，其實現(xiàn)的技術(shù)方法主要有三種：流動損失、電機摩擦損失以及定子繞組電阻損失，通過高效電機的改造可以在相同時間內(nèi)使用相同電量，完成更多的工作，達到節(jié)能的同時降低生產(chǎn)成本。第二，構(gòu)建注水自動穩(wěn)壓系統(tǒng)，改進傳統(tǒng)的人工閥門，實現(xiàn)對流量的精準控制，增強其運作的可靠性和可控性，如果在實際運作過程中出現(xiàn)阻塞情況以及及時將回流注水完全關(guān)閉，實現(xiàn)智能控制，降低工作人員的工作量，促進采油企業(yè)內(nèi)部資源的合理配置，保證工作質(zhì)量的同時提升工作效率，進而保證油田注水泵有效的節(jié)能降耗，提升其經(jīng)濟效益、生態(tài)效益以及社會效益。

3 結(jié)語

總之，當(dāng)前油田開采技術(shù)中注水泵基本是必不可少的設(shè)備，針對其大耗能的問題，相關(guān)采油企業(yè)需要結(jié)合自身注水系統(tǒng)的實際情況將節(jié)能降耗技術(shù)進行合理應(yīng)用，優(yōu)化和改進朱水平的各種參數(shù)，從而盡可能地降低其能耗，提升其使用壽命，實現(xiàn)穩(wěn)定化、可持續(xù)化的石油開采。