环状注水管网注水泵优化运行

王畅 王东旭（大庆油田有限责任公司第六采油厂）

喇嘛甸油田普通水注水系统主要负责为基础井网、一次加密井网及部分后续水驱注入井注水。共有注水机组44台，总设计注水能力为23.16×104m3/d，平均日启泵22.3台，日注水18.27×104m3，负荷率为78.9%。普通污水注水系统建有注水站17座，该系统工艺流程采用配水间多井单干管注水流程［1］，建有高、低压2套注水管网，管网结构为整体环状、局部枝状［2］，2套系统在注水站、管网等多处连通，可分可合。

1 存在问题

1）注水泵启泵台数变化大。喇嘛甸油田普通水注水系统注水泵日运行台数在21～26台之间，水量、电量和泵水单耗波动较大（表1），增加了控制能耗的难度。

表1 注水泵日运行数据

2）注水泵与注水量不匹配。建有环状注水管网，由于水量需求变化，注水泵的排量与管网所需水量不易匹配，注水泵运行在低效区，导致泵水单耗偏高（表2）。

3）压力不合理、个别泵管压差过大。17座普通水注水站为74座配水间和30座注入站的2051口水井供水，各注水站实际出站压力在14.4～16.7 MPa之间，泵管压差超过0.5 MPa的有9座站，泵管压差最高达2.2 MPa。压力不均衡造成部分注水站注水半径过大，导致能耗增大。

2 原因分析

2.1 注水系统日运行注水泵

统计分析自2013年以来注水系统日运行注水泵情况。从历年普通水、深度水、聚驱水注水系统注水泵启停情况对比分析（表3）中发现，注水系统日运行注水泵呈逐年上升的趋势，由2013年的平均37.4台上升到2016年的41.05台，3年平均上升了3.65台，上升幅度达9.76%。深度水和聚驱水注水泵上升幅度较小，普通水系统注水泵由2013年的平均运行20.2台上升到2016年的22.56台，上升了2.36台，呈每年多运行1台注水泵的上升趋势，上升幅度达11.68%。

表2 喇II-1注水站注水泵数据

表3 历年注水系统日运行注水泵统计 台

2.2 注水系统注水参数

通过对比分析几年来普通水注水系统同期运行参数情况（表4），发现注水泵泵压及管网压力呈逐年上升趋势，总体上升了1.12 MPa以上，注水泵平均每小时耗电量总体上升了74 kWh，用电负荷率由2013年的77.8%上升到2016年的81.1%。

2.3 运行注水泵数量与注水量关系

根据2013年以来普通水注水系统注水泵的运行数据统计，2013年注水泵日运行台数为17～22台次，日运行泵数量最大泵差为5台次；日注水量变化为13.5～20.55×104m3，日最大注水量差为7.05×104m3；以日运行21台泵为主，日平均注水量在16.42×104～18.99×104m3区间变化，每一泵次水量差值在0.3×104～0.9×104m3/d范围，与多运1台泵所注水量相当，符合启泵规律。2014年运行20～24台次注水泵，泵日注水量差值符合启泵运行规律；2015年运行20～25台次注水泵，泵日注水量差值符合启泵运行规律；2016年注水泵运行台次主要集中在22～23台次上，泵日注水量差值符合启泵运行规律；但2016年同历年相比，日最高注水量和平均注水量同泵次比较，数值偏低，说明2016年普通水注水系统注水泵启停运行不合理，需要优化注水泵运行，降低注水耗电。

3 技术措施

普通水注水系统为环状管网，各注水站通过注水干线紧密联系[3]，注水泵运行台数多，泵排量从250 m3/h到400 m3/h，易实施注水泵梯级匹配或注水泵运行台数优化等措施。

3.1 运行注水泵数量对应注水量经济区间确定

针对普通水注水系统多入口环状管网的特点，为实现运行注水量与注水泵的合理匹配，在保证泵水单耗指标不超标的前提下，尽量控制注水泵注水量在经济合理的范围内[4]。为此，依据普通水注水系统注水泵历年统计情况，统计出运行注水泵数量对应的实际日平均注水量、日最小注水量、日最大注水量参数。对比相应运行注水泵台数的理论额定日平均注水量、额定日最小注水量、日最大注水量等数据，综合考虑运行注水泵情况，确定了不同运行注水泵数量对应的注水量经济区间：取每一运行数量注水泵对应的额定日最大注水量和实际日最大注水量二者的较小值；当多运行1台泵对应增加注水量不足0.5×104m3/d时，按增加注水量0.5×104m3/d计算。

3.2 运行注水泵数量对应注水量节能区间确定

普通水注水系统在运行多台注水泵时，在保证泵水单耗指标控制在经济合理的范围内前提下，通过优化注水泵运行使注水量最大、管网压力均衡、单耗控制最低范围内[5]。为此，依据普通水注水系统注水泵历年统计情况，确定了不同运行注水泵数量对应的注水量节能区间：取每一运行数量注水泵对应的额定日最大注水量和实际日最大注水量二者的最大值。

3.3 注水站运行注水泵方案

3.3.1 运一备一运行模式

目前，普通水注水系统共有17座注水站，其中，有10座注水站注水泵为2台，多采用运一备一运行方式。为此，对此类注水站所辖注水泵进行运行参数对比分析，优选出运行泵管压差小、单耗偏低的注水泵，作为注水泵优化运行的首选泵。

3.3.2 运行2台以上注水泵

在17座普通水注水系统注水站中，有7座注水站所辖注水泵超过2台，多采用运二备一或运二备二运行方式。为此，对此类注水站所辖注水泵进行运行参数对比分析，按照泵管压差小、单耗偏低等条件，对站内注水泵进行排序，作为注水泵优化运行的启泵运行顺序。

表4 历年注水泵动态参数对比

3.3.3 注水泵优化运行

统计2013年以来，普通水注水系统运行不同数量注水泵对应启停各注水站注水泵情况，以连续运行注水泵的平均注水量为节点，将每一种启泵方案最大注水量低于平均值的淘汰，保留大于平均注水量的运行泵方案，推荐连续运行天数多、日最大注水量超过平均值较多的启停注水站注水泵的方案，作为指导注水系统优化注水泵运行的优选方案。

通过分析各注水站运行注水泵优化方案，发现优选出的高于平均值的注水泵优化运行方案规律是：依据不同注水量需求，注水泵运行数量在16～25台之间；由北向南纵向分布各注水站，以喇二注、喇九注、喇十一注和喇六注运行2台泵，其他注水站运行1台泵为基础，逐渐增运喇三注、喇一注、喇十注注水泵数量。

4 效益分析

按照实施的减泵方案，注水系统减少运行注水泵1台，在满足注水量需求的前提下，日节电量为58 331 kWh。考虑生产运行的调整变化，节电系数按0.5计算，此方案持续实施2个月，预计可累计节电174.9×104kWh。

5 结论

1）普通水注水系统为环状注水管网，日注水量大、启泵台数多、耗电量大，在保证正常注水量的前提下，有效减少注水耗电，合理优化注水泵启泵台数是行之有效的节能措施。

2）普通水注水系统注水量、管网压力波动大，钻控、开发方案调整、系统局部改造等影响因素多，因此，注水泵优化方案应根据具体的注水量需求进行动态优化调整，确保注水系统高效低耗运行。