降低注水系統(tǒng)單耗技術(shù)研究

苗壯（大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠）

某油田H采油廠注水系統(tǒng)采用注水站注水和注配間注水兩種注水工藝。截止到目前已建成注水站20座，注配間23座，共計(jì)安裝注水泵254臺(tái)（注水站149 臺(tái)），注水變頻88 套。平均日注水量3.23×104m3，平均泵效77.91%，平均注水系統(tǒng)效率52.51%，平均管網(wǎng)效率74.52%。

1 注水系統(tǒng)單耗影響因素分析

分析整個(gè)注水系統(tǒng)能耗的輸入點(diǎn)是注水泵[1-3]，能耗的消耗點(diǎn)在注水泵泵效、注水井的注入壓力、閥門截留損失及管網(wǎng)損失等[4-6]，其中影響系統(tǒng)能耗的主要因素是注水井的注入壓力、注水泵泵效損失、注水系統(tǒng)工藝影響以及系統(tǒng)儀表計(jì)量誤差。

1.1 注水井的注入壓力高

由于H采油廠單井層數(shù)少、厚度薄，使部分注水井的注入壓力高[7-8]，全廠注水井平均注入壓力為15.1 MPa，而該油田其他采油廠平均注水壓力為12.5 MPa，由于H 采油廠注水壓力導(dǎo)致其較高。注水系統(tǒng)單耗明顯高于其他采油廠。

1.2 注水泵能耗損失

2020 年H 廠注水站注水泵建設(shè)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1，共安裝注水泵149臺(tái)，其中運(yùn)行65臺(tái)，平均注水泵效率為82.91%，電動(dòng)機(jī)效率平均為90.3%，泵機(jī)組效率平均為74.8%。

注水泵泵效分布區(qū)間見(jiàn)表2。泵效低于70%的注水泵共有7 臺(tái)，占運(yùn)行泵的10.8%。注水泵整體運(yùn)行狀況良好，但仍然存在部分注水泵效率偏低的現(xiàn)象，造成了部分注水能耗損失。

表1 注水泵建設(shè)統(tǒng)計(jì)

表2 注水泵泵效分布區(qū)間

1.3 注水系統(tǒng)工藝影響

H廠注水系統(tǒng)采用注水站注水和注配間注水兩種工藝，系統(tǒng)運(yùn)行情況見(jiàn)表3。注水站注水系統(tǒng)平均注水單耗為6.13 kWh，注配間注水系統(tǒng)平均注水單耗達(dá)到7.76 kWh，比注水站注水系統(tǒng)單耗高1.63 kWh。由于注配間注水工藝的小排量柱塞泵較多，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，腐蝕老化損壞嚴(yán)重，泵理論排量與外網(wǎng)注水量很難匹配，導(dǎo)致泵效較低，造成系統(tǒng)單耗較高[9-10]。

表3 注水系統(tǒng)運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)

1.4 注水站計(jì)量?jī)x表誤差

統(tǒng)計(jì)H廠注水站共計(jì)安裝電表107塊，損壞25塊，缺少37塊，安裝注水流量計(jì)19臺(tái)，液位計(jì)30臺(tái)。由于部分注水泵電表?yè)p壞或缺失，耗電量只能估算，無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)量該泵耗電量，導(dǎo)致注水系統(tǒng)能耗計(jì)量存在誤差。注水站計(jì)量?jī)x表統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4。

表4 注水站計(jì)量?jī)x表情況統(tǒng)計(jì)

2 降低注水系統(tǒng)單耗措施及效果

2.1 智力高壓注水井

為了降低注水系統(tǒng)單耗，分別在Z6、Z4 注水站開展高壓井關(guān)井降壓試驗(yàn)。首先對(duì)Z6 注水站壓力大于18.0 MPa注水井陸續(xù)關(guān)井，共計(jì)關(guān)井12口，日注水量由原來(lái)的600 m3/d 下降到475 m3/d，停運(yùn)Z6注水站2臺(tái)注水泵（排量均為15.77 m3/h），單獨(dú)運(yùn)行1臺(tái)注水泵（排量為25.8 m3/h），根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電度表計(jì)量，注水系統(tǒng)日耗電量下降了1 900 kWh，經(jīng)計(jì)算，注水單耗下降了1.72 kWh。Z6注水站注水井關(guān)井前后效果對(duì)比見(jiàn)表5。

表5 Z6注水站注水井關(guān)井前后效果對(duì)比

在保證站內(nèi)運(yùn)行系統(tǒng)注水穩(wěn)定后，保持注水量不變，開始調(diào)整注水壓力。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電度表計(jì)量，注水系統(tǒng)日耗電量較調(diào)壓前下降了750 kWh，經(jīng)計(jì)算，注水單耗較調(diào)壓前下降了1.58 kWh。Z6注水站降壓試驗(yàn)效果對(duì)比見(jiàn)表6。

在Z6 注水站試驗(yàn)完畢后，開始對(duì)Z4 注水站繼續(xù)進(jìn)行系統(tǒng)降壓試驗(yàn)，2020 年上半年對(duì)Z4 注水站高壓井實(shí)施周期注水，注水量由原來(lái)的340 m3/d 下降到193 m3/d，根據(jù)電度表計(jì)量，注水系統(tǒng)日耗電量下降了1 660 kWh，注水單耗下降了1.66 kWh。Z4注水站關(guān)井前后效果對(duì)比見(jiàn)表7。

表6 Z6注水站降壓試驗(yàn)效果對(duì)比

表7 Z4注水站關(guān)井前后效果對(duì)比

注水系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，開始對(duì)系統(tǒng)壓力進(jìn)行調(diào)整，系統(tǒng)壓力由原來(lái)的21.0 MPa 下調(diào)到19.6 MPa，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電度表計(jì)量，注水系統(tǒng)日耗電量較調(diào)壓前下降了340 kWh，經(jīng)計(jì)算，注水單耗較調(diào)壓前下降了1.76 kWh。Z4注水站降壓試驗(yàn)效果對(duì)比見(jiàn)表8。

表8 Z4注水站降壓試驗(yàn)效果對(duì)比

由Z6、Z4 注水站降壓試驗(yàn)可以看出，通過(guò)治理高壓注水井和降低注水壓力可以有效地降低系統(tǒng)能耗。H采油廠注水壓力在19.0 MPa以上的注水井共有143口。為了降低注水系統(tǒng)能耗，對(duì)高耗注水站所轄壓力高于19.0 MPa 的注水井采取了降壓措施，平均注水壓力降低1 MPa，年節(jié)約電量為28.65×104kWh。

2.2 更換注水系統(tǒng)腐蝕老化設(shè)備

2019～2020 年共計(jì)更換腐蝕老化注水泵11 臺(tái)，更換變頻裝置3套，注水泵效得到顯著提高，共計(jì)年節(jié)電117.01×104kWh。更換注水系統(tǒng)腐蝕老化設(shè)備效果對(duì)比見(jiàn)表9。

表9 更換注水系統(tǒng)腐蝕老化設(shè)備效果對(duì)比

2.3 注水系統(tǒng)管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整

Y4 區(qū)塊原有注配間9 座，注水泵34 臺(tái)。Y5 區(qū)塊原有注配間5 座，注水泵22 臺(tái)。2020 年對(duì)Y4、Y5 區(qū)塊注水工藝進(jìn)行調(diào)整，將原來(lái)的注配間注水工藝改為注水站注水工藝，將Y4、Y5區(qū)塊14座注配間內(nèi)56 臺(tái)注水泵全部停運(yùn)，改造后Y4 區(qū)塊節(jié)電21.25×104kWh/a，Y5 區(qū)塊節(jié)電38.53×104kWh/a，共計(jì)年節(jié)電59.78×104kWh，注水系統(tǒng)管網(wǎng)優(yōu)化效果見(jiàn)表10。

表10 注水系統(tǒng)管網(wǎng)優(yōu)化效果

2.4 維修更換損壞計(jì)量?jī)x表

統(tǒng)計(jì)H 廠注水站共計(jì)安裝維修電度表47 塊。目前全廠注水系統(tǒng)電量全部實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)計(jì)量，為注水系統(tǒng)能耗分析，提供了準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，為節(jié)能降耗提供基礎(chǔ)保障。

2020年通過(guò)采取治理高壓注水井技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)年節(jié)電28.65×104kWh。通過(guò)采取優(yōu)化注水管網(wǎng)技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)年節(jié)電59.78×104kWh。通過(guò)采取更換注水系統(tǒng)腐蝕老化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)年節(jié)電117.01×104kWh。累計(jì)年節(jié)電205.44×104kWh，節(jié)約費(fèi)用約130萬(wàn)元。

3 結(jié)論及建議

1）在分析區(qū)塊注水單耗時(shí)，應(yīng)該站內(nèi)站外有機(jī)結(jié)合，在保證站外管網(wǎng)水井正常注水時(shí)運(yùn)用變頻裝置調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，從而降低了系統(tǒng)壓力，有效地降低注水系統(tǒng)單耗。

2）在注水系統(tǒng)新建產(chǎn)能區(qū)塊及老區(qū)維修改造時(shí)，根據(jù)外網(wǎng)水量合理匹配注水泵，減少系統(tǒng)回流損失，提高注水泵泵率，降低區(qū)塊注水單耗。

3）對(duì)于分散注水區(qū)塊，當(dāng)區(qū)塊開發(fā)到一定時(shí)期后，在考慮到能耗、投資效益、生產(chǎn)管理等方面因素的同時(shí)，適時(shí)調(diào)整注水工藝，將分散注水調(diào)整為集中注水工藝，可以有效地降低區(qū)塊注水單耗。

4）通過(guò)治理高壓注水井、優(yōu)化注水管網(wǎng)、更換注水系統(tǒng)腐蝕老化設(shè)備等注水系統(tǒng)技術(shù)措施實(shí)施，實(shí)現(xiàn)年節(jié)電205.44×104kWh，節(jié)約費(fèi)用約130 萬(wàn)元。