油田注水泵节能降耗技术与应用探究

焦泽权　孙志刚　陈洪方

摘 要：注水泵作为石油开采中非常重要的一个设备，它的重要性不言而喻，但是它在具体的运行的过程中存在着高耗能、高消耗，低效率的问题，因此，注水泵的节能降耗已经势在必行。本文从注水泵耗能高的原因出发，首先分析注水泵在具体的使用过程中存在的问题，然后结合具体的实际给出一些切实可行的节能降耗的技术应用措施，主要是人工的操作技术、PCP技术以及变频调速技术在注水泵节能降耗方面的应用。

关键词：油田注水泵；节能降耗

前言

油田的开采中效率是一个重要的问题，而通过油田的原油开采效率的主要方法就是注水采油，因为这种方法可以保证原油开采之后地层保持合理的压力。因此在石油的开采的过程中就需要不断排出油田里的污水。在当前的石油开采的过程中主要用的离心式的注水泵，它的工作的原理是：离心泵启动后，带动前期储存的水高速旋转形成真空状态的叶轮中心，然后源源不断的吸收水池中的水，最终将污水排出水池。离心泵主要运用的是叶轮产生的离心力进行工作的[1]。

一、油田注水泵存在的问题

现阶段的油田的注水泵存在的主要问题有：一是注水泵的电动机的功耗太大，导致的结果就是注水泵在作业时的耗能高，这是一个普遍存在的问题；二是注水泵因为方方面面的原因，比如说使用方法等导致其本身的效率不高。综合这两点也就造成了油田注水泵的高能耗、低效率的情况出现。造成这一个问题的主要的原因包括三个方面：第一个就是油田注水泵的年代过于久远，也就是说注水泵设备的使用时间过长，时间长就会带来磨损、老化的情况，这些老化的设备运行的效率极低；第二点就是注水系统的问题，一些注水泵缺少回流调节的相关设计，从其出口一直到水管线之间的损失量也相当巨大；第三点就是注水泵的工作参数的问题，一些设备的参数没有达到标准的要求，使得注水泵在实际运用中，出现水泵负荷量增加，但是泵口排量却在减少的情况，造成的后果就是电量的损耗非常严重。除了以上的三个方面的问题以外，还有就是注水泵的维修和保养不到位，相关单位对设备的重视程度不够，认识不到其中存在的问题以及可能带来的严重后果。

二、油田注水泵节能降耗的技术及其应用

（一）注水泵运行参数调节技术

注水泵的主要作用就是向油层中注入一些介质，从而达到可以提高油层压力的这样一个目的，最终要能够可以进行石油的顺利开采。所以，想要保证在一段较长的时间里充分满足油田的注水要求，与此同时还要注意降低能源的损耗，提高能源利用率。想要做到这些要求，首先要做的就是及时应用合理的设备参数调试技术，从而达到加强油田注水泵可以安全高效运行的目的。这就要求在注水的过程中，进行实际操作的人员必须要做到熟知自己正在使用的注水泵设备的具体性能和实际注水的设备的生产参数，从而掌握这个设备的运行方式。之后应用相关的可以对石油注水泵运行方式、运行参数进行调节的技术，这样做是为了可以将注水泵的运行参数通过人为的方式控制在高效运行的区域[2]，保证石油注水泵一直在经济、高效的状态下工作，通过提高能量的利用率，实现石油注水泵的节能降耗。

（二）泵控泵技术

泵控泵技术又叫做PCP技术。PCP系统的节能降耗原理主要是：它是作用于正在满负荷运行的注水泵的，增加原有的注水压头，降低注水泵本身的水压的负荷量。它的技术的基础是注水泵的串联技术、变频技术。

泵控泵的技术是要在原来的基础上再增加一个增压的调节泵，这个泵与原来的注水泵之间是相互依赖、相互辅助的关系。在没有增加增压调节泵之前，也就是原来的注水泵是以憋压的方式达到对干压、流量的控制，在运行的过程中是不可以进行调节的，这样的方式就会导致电机的压力过高、过大，甚至于出现过载的现象，原有的方式的在实际上的操作是使阀门处于不完全打开的状态。这种方式的缺点很明显：让流量白白流失、浪费，特别是憋压的那一部分流量。对于这个缺点，在增加了增压调节泵之后，就可以完全避免，因为增加了增压调节泵之后的阀门可以完全打开，调节泵的具体的作用就是平衡压力和能量，这样就避免了流量的浪费，从而达到注水泵的节能降耗。

（三）变频调速技术

在众多的注水的方式中，恒压注水是一个非常有效的方式，因为它可以做到对压力和能量的平衡。这种注水方式的实际操作就是对油田注水泵实行变频控制——将压力传感器和注水泵的电机进行有机的结合，使两者一直呈现出反比的例关系。应用变频技术之后，注水泵的压力增大，电机的转速就会随之升高，这样就可以保证管道压力一直都是恒定的。

变频技术并不只是简单的压力传感器的应用，变频调速系统的设计还要考虑具体的油田的情况，对生产的要求、现场作业的情况都要进行双向的考虑。整个系统的设计包含压力传感器、变频器和调节器的相关技术。使用传感器的目的是及时传输、反馈注水泵的具体的实际运行情况。而变频器和调节器是接受反馈的，就一般情况而言，对油田高压注水阀门进行人工的控制，虽然也可以实现对注水压力和整体的流量水平的平衡与控制，但是很难做到严格的控制。在油田注水泵的具体的设计中，注水泵的大力值和流量的基础设定都非常大，但是在实际的使用中注水泵设备并没有能够达到这些设定，也就是不能使用到它最高效的那个状态，这样就出现了能源的浪费。但是在引入变频调速系统之后，注水泵本身就可以可根据实际的运行的情况，实现其对自身的水流量多少、压力大小的有效调控，从而可以根据整个系统运行的现实要求来对电机的转速进行调节，这样做就可以提升注水泵电机的效率。从理论上分析可得，当注水压力系统压力值是一个定额时，注水泵的电机功率也会随系统功率的增大而增大[3]。

变频调速系统，和传统的油田注水泵系统雪碧，有以下几个方面的优点：一是在操作上变得更加简单；二是实现了水源井转变为注水泵的设计；三是它不仅可以进行自动化控制，节省大量的人力资源成本，而且还可以实现电能的节约，节省大量的物力和财力。

结论

油田注水泵作为是石油开采的关键的设备，它的运行效率、能源消耗都丢石油开采的作业有着直接的影响。传统的注水泵系统的设计存在着很多的问题，所以在本文中就對这些现实的问题进行了简单的概述，着重讨论的是如何提高注水泵的效率和节能降耗的技术措施，主要是注水泵运行参数调节技术、泵控泵技术、变频调速技术，第一个主要是对现有的注水泵系统的提出的操作性的技术，后两者着眼的是对现有系统的改造的技术。

参考文献

[1]杜明明.浅谈变频调速技术在油田注水泵中的节能应用[J].信息系统工程，2017（02）：29.

[2]姚琦，张希茂，张卫.高压变频器在油田注水泵上的节能效果分析[J].内蒙古石油化工，2014，40（07）：37-38.

[3]朱永强.油田注水泵的节能研究及智能控制[J].科技创业家，2013（04）：67.