三种注水机组冷却工艺的对比

2014-04-07

油气田地面工程 2014年9期

大庆油田采油六厂

三种注水机组冷却工艺的对比

王剑平

大庆油田采油六厂

大庆油田注水站主要采用循环冷却水对注水机组及润滑系统进行冷却降温，其工艺包括大罐循环冷却散热工艺、冷却水塔配套冷却水罐散热工艺及地埋管散热工艺三种。大罐循环冷却散热工艺在夏季高温期散热效率低，清水用量大，运行成本高；冷却水塔配套冷却水罐散热工艺技术成熟、散热效率高、水量消耗较小，现阶段能满足注水机组的冷却需要；地埋管散热工艺利用地下恒温场进行散热，在地下环境理想的条件下，理论散热效率稳定，不消耗清水，电量消耗小，运行成本低，但其实际运行效果还需通过试验进一步跟踪分析。

注水机组；冷却水塔；散热工艺；对比

1 冷却工艺

目前，大庆油田注水站主要采用循环冷却水对注水机组及润滑系统进行冷却降温，其工艺包括大罐循环冷却散热工艺、冷却水塔配套冷却水罐散热工艺及地埋管散热工艺三种。其中，大罐循环冷却散热工艺和冷却水塔配套冷却水罐散热工艺在油田应用较为普遍。

1.1 大罐循环冷却散热工艺

大罐循环冷却散热工艺利用冷却水在冷却系统内的循环将注水泵机组运行过程中产生的热量携带进入冷却水罐中，通过冷却水罐与外界大气环境进行热交换，使冷却水温度降低。再由冷却水泵加压将冷却水输送到注水泵机组，从而对机组进行循环冷却降温。

1.2 冷却水塔配套冷却水罐散热工艺

冷却水塔配套冷却水罐散热工艺与大罐循环冷却散热工艺室内工艺相同，只是在外部散热系统中减小了冷却水罐体积，增加了冷却水塔进行散热。冷却水塔采用固定式喷淋布水系统，将冷却水均匀分布在填料上，并通过风机产生的空气流动进行制冷降温，使冷却水温度降低，从而对机组进行循环冷却。

1.3 地埋管散热工艺

地埋管散热工艺利用冷却水泵对冷却水加压，使其在冷却系统内循环并将注水泵机组产生的热量携带进入地埋管散热系统，通过地埋管管壁以热传导的方式向地下进行散热。

2 冷却工艺对比

2.1 技术对比

大罐循环冷却散热工艺散热系统只有一个冷却水罐，工艺简单，设备少，维护方便，但散热功率受气温影响较大。当外界气温较高时，冷却水所吸收的热量不能及时传递到周围的环境中去，导致冷却水温度不断升高，最终无法满足注水机组的散热要求。为提高散热效果，需频繁更换冷却清水，按喇嘛甸油田注水站生产统计，运行2台注水泵机组，每年冷却清水用量1.23×104m3。

冷却水塔配套冷却水罐散热系统由冷却水塔配套冷却水罐组成，利用风机制冷及冷却水罐与外界热交换对冷却水进行冷却降温，该工艺技术成熟，工艺相对复杂。在夏季高温时期，散热效率虽然受到一定影响，但相对大罐循环冷却散热工艺冷却水用量较少，可满足注水泵机组的冷却需要；当冬季低水温时，可不开冷却塔风机。运行2台注水泵机组，每年冷却清水用量0.14×104m3。

地埋管散热系统选用聚乙烯管作为换热管，聚乙烯管耐腐蚀，使用寿命长。采用竖埋管组成热交换器，竖埋管位于地下3～110m，利用大地恒温场（8～9℃）以热传导的方式向地下进行散热，预期散热功率稳定，不受外界气温变化影响，可满足注水泵机组的冷却需要。理论上冷却清水可循环使用，不需更换。

2.2 经济对比

三种冷却工艺室内部分工艺相同，主要区别在于室外散热设备不同。按照运行2台注水泵机组的散热需求进行方案设计，三种冷却工艺室外散热系统经济对比见表1。

从表1可以看出，地埋管散热工艺十年费用现值最低，为147.30万元；大罐循环冷却散热工艺十年费用现值最高，为173.51万元；冷却水塔配套冷却水罐散热工艺十年费用现值介于其他两种工艺之间，为150.51万元。