台肇油田注水系统节能措施分析
2015-12-20刘瑞雪大庆油田有限责任公司第七采油厂
刘瑞雪（大庆油田有限责任公司第七采油厂）
台肇油田注水系统节能措施分析
刘瑞雪（大庆油田有限责任公司第七采油厂）
根据台肇油田地面注水系统的现状，分析注水系统存在的主要问题，针对柱塞泵与变频器不匹配、部分注水井压力差别较大，以及管网方面引起的能耗等具体问题，提出了有效的解决措施及建议，对注水系统节能降耗有一定的指导意义。
台肇油田 注水系统 柱塞泵 变频器
在油田生产中，油田注水是重要的工作之一，合理的注水工艺是油田开发的重要保障。目前，台肇地区共有注水井247口，注水管线248.94 km，已建台肇联合站1座，葡361水质处理站及茂801水质处理站2座，注配间24座，柱塞泵77台。以2013年为例，注水年耗电量约348.53×104kWh，占全油田年用电量的11.31%。油田进入高含水开发期，随着注水量日益增加，注水系统耗电量大幅度增加。因此，节能降耗、提高注水系统效率，已显得十分重要。
1 存在的主要问题
1.1 柱塞泵与变频器不匹配
台肇地区注水井为周期注水，注配间的配注量和实注量相差较大，造成部分柱塞泵的排量和实际注水量相差较大，导致超负荷或负荷率较低运行，同时存在变频器与柱塞泵不匹配的问题。台肇10#注配间2010年10月投产，所辖8口水井，安装2台柱塞泵，规格型号均为3S50-2.66/20，排量为2.66 m3/h，其中1#柱塞泵变频控制，2#柱塞泵工频控制。由于泵排量不够，将1#柱塞泵更换为规格型号为3S100-6.0/25，功率为55 kW，排量为6.0 m3/h的柱塞泵。柱塞泵增容后，原有变频控制器未作出相应的控制元件更换，使得柱塞泵不能进行变频运行，现2台柱塞泵只能通过工频运行，造成水量难以控制和能量损耗。
1.2 注水井压力差大
由于台肇油田吸水性的差异，部分区域个别注水井注水压力较高，其余注水井对注水压力需求则较低，但为使整个区域的注水需求得到满足，柱塞泵的出口压力必须满足较高的压力值，造成柱塞泵的单耗上升。台肇地区同一注配间内单井注水压力差值大，如台肇8#注配间内12口井，单井最低注水压力13 MPa，单井最高注水压力22.65 MPa。现场数据见表1。
表1 茂801队8#注配间水井现场数据
1.3 注水管网引起的能耗
1）注水管线及阀组结垢。油田设备中注水系统由于注水井的注入水组成复杂而容易发生物理和化学变化，产生复杂多样的水垢[1]。水垢在管线及阀门等处聚集，使管线引起的能耗增加，最终使注水泵的出口压力增大，从而导致注水单耗上升。
2）台肇油田部分区块注水半径较长，由于部分管线使用年限较长，腐蚀严重，注水压力损失较大，从而对注水系统效率产生影响。
2 节能措施
2.1 柱塞泵整体优化
对台肇地区注配间注水量及间内柱塞泵的配注量进行分析，将柱塞泵进行优化调整，统一调配柱塞泵的使用，充分利用已建能力满足开发需要，达到既满足该地区周期注水需要，又能使柱塞泵经济运行的目的。针对柱塞泵与变频器不匹配的情况，根据注配间实际注水情况及变频调速的特性，优化10#注配间的柱塞泵变频调速技术，实现注水系统的压力及水量的合理匹配，实现高效注水。将10#注配间的变频器接到2#柱塞泵上，实现变频控制，为1#柱塞泵再安装1台功率为55 kW的变频器。2014年，台肇油田9个注配间实现了变频闭环控制，全年累计节电7.5×104kWh，累计节省费用4.9万元。
2.2 采用分压注水
针对同一注配间注水压力差别，按压力区间设计双汇管流程，合理匹配注水压力。将注水压力大小接近的注水井归为一类，划分高、低两个区域，采用相应泵压的柱塞泵注水，这既可减轻由于压力差距太大而造成抢水现象，又能减少泵管压差损失。
茂801队8#注配间的设计注水能力为300 m3/d，建有3台柱塞泵，并配套建设变频调速装置2套，现共有12口注水井，注水压力最高达22.65 MPa，压力最低的只有13 MPa，相差近10 MPa。而柱塞泵的出口压力只有设在23 MPa时，才能满足要求。从8#注配间柱塞泵运行情况和压力损失调查统计发现，该注配间由于注水压力的差别，每天损失的电量为410 kWh。针对8#注配间存在的问题，可通过重新调整配水工艺进行分压注水改造。将注水井划分13～18 MPa和18～23 MPa两个压力系统，分别由2台不同的柱塞泵分压注水。柱塞泵最高压力分别为20 MPa、24 MPa。
分压注水实施后，在节能降耗上取得了明显的效果，平均单耗由原来的 6.98 kWh/m3降低到6.53 kWh/m3，降低了0.45 kWh/m3，年累计节电量4.8×104kWh，累计节省费用3.2万元。同时，由于注水压力降低，柱塞泵过流部件的使用寿命得到延长。
2.3 减少注水管网能耗
1）改善水质减缓结垢速度，推广空穴射流清洗技术，降低管线压降，达到注水管网节能降耗的目的。
2）尽量选择质量高的管线及阀组，对注水管网进行局部改造，降低管网的注水压力，对腐蚀、破损严重的管线及阀组有计划地进行改造。
3 结论
1）柱塞泵配套变频调速技术，可实现注水压力、水量与需求的良好匹配，并能起到节能效果。
2）台肇油田分压注水改造，可有效地降低系统阀控损失，提高了注水运行效率。
3）加强注水管网优化管理，是降低注水能耗的有效措施。
[1]张琪.采油工程原理与设计[M].山东东营:石油大学出版社,2000.
10.3969/j.issn.2095-1493.2015.007.009
2015-03-15）
刘瑞雪，2011年毕业于中国石油大学（华东），从事油田地面工程工作，E-mail：liuruixue＠petrochina.com.cn，地址：黑龙江省大庆市大同区采油七厂2号公寓，163517。
