浅析油田动设备中注水泵的效率测试

李建鹏，张艳秋，王 毅，石 尧，周 航

（中石化股份胜利油田分公司技术检测中心，山东东营 257000）

0 引言

我国油田经过70 多年的开发后到了开采的后期，目前绝大多数采用注水或注聚开发，随着开发进程的推进，早期建设的设施已不能满足现有开发的需要，导致现有注采系统生产率低、能耗大。为了维持地层压力或保证采收率，油田企业动设备的使用规模在日益扩大。动设备中，注水泵因压力高、注液量大，匹配的大多数是大功率电机。据统计，油田注水用电量约占油田总用电量的40%[1-3]。现阶段，各油田企业越来越重视注采系统的节能效益，因此有必要对注采系统的机组效率进行准确检测并综合分析，及时掌握注采系统中高耗能的问题所在，进而根据生产工况及时调整注采设备运行参数，最终实现设备的经济安全运行是目前亟待解决的问题[4-6]。

1 测试原理与方法简介

注采系统泵机组效率测试方法有水力学法（流量计法）和热力学法（温差法），而流量计法最关键的问题就是流量计计量数据的准确性。以某油田为例，目前注水泵流量计显示数据不准达到40%以上。为了获得准确的测试数据，选取温差法对典型泵机组展开测试，以期为后续校正油田“四化”报表以及为接下来的与物联网大数据改造的智慧油田提供底层数据支撑（本文中的“四化”是指“标准化设计、模块化建设、标准化采购、信息化提升”）。

1.1 热力学法测量水泵效率的计算

热力学法测量水泵效率的计算见式（1）：

式中 ΔP——泵静水头，MPa

Δt——泵进出水间温度差，用专用的温差测量装置测，℃

K——水的压缩性和膨胀性综合系数

Cp——水的定压比热，可以查表取值，J/Ckg·℃

E——泵盘根、轴承损失及泵体与环境热交换的代数和，由经试验和近似式计算

泵静水头ΔP=101.92×（P2-P1），其中P1、P2分别为泵出口、进口的压力，可以用压力表或其他测压方法测取；水的压缩性和膨胀性综合系数K、Cp可查表得到。

1.2 现场工作流程

现场泵效测试仪采用的是便携式泵效测试仪，借助大规模集成电路将放大器、滤波器、转换器、存储器、显示器和存储装置集中在一个便携式测试仪中。在现场无需借用其他设备及电源，即可采集和分析信号，保存现场采集的数据，另外这些数据可以直接传送到计算机上作详尽的分析与处理（图1）。

图1 测试现场及工作流程

注水泵和电机的测试数据及相应的曲线见图2，每台机组的数据可以实时调取，同时可以进行汇总、分析和比较。

图2 注水泵的测试数据及相应的曲线

2 测试结果及分析

基于上述原理及布局，选取某油田一个厂运行的注水泵进行现场测试，共测试106 台注水泵泵效、采集分析数据1100 多个，其中有效分析数据996 个（表1）。

由表1 可知，整体上所测试的DF100、DF120、DF160、KGF350、DFG250、KGF450 和DF250 等类型的泵测试效率和泵的额定效率相对较为匹配，可以认为其符合相应工艺的要求；而某些泵站的DF400、DFG350 以及DF300 则相差较大。

表1 注水泵泵效测试数据统计

（1）某泵站运行了两台DF400 型泵，一台8 级、一台9 级，系统干压显示约12.8 MPa，注水泵出水压力约13.1 MPa。该DF400 型注水泵平均泵效为75.07%，与其额定效率80%相差较大，可以认为存在“大马拉小车”的现象。

（2）另外一泵站运行的DF300 型8 级泵，其系统干压约12.5 MPa，注水泵出水压力约12.9 MPa。该泵平均泵效为仅为71.72%，与其额定效率78%相差较大，因此可以断定这一泵站已不适应相应采油管理区的注水工艺要求。

3 结论及认识

采用一套便携泵效测试仪即可实现对油田注水泵机组性能技术参数现场测试和测算，在机组不停机的情况下，快速测试出注水泵泵效并判断其技术性能，测试结果不仅为下一步设备选型提供了理论依据、对当前工艺参数状态下泵使用效能做出评价，还可以为各级部门的设备管理提供技术支撑。

未来可以通过数据传输技术和性能曲线图技术，对注水泵机组性能数据进行深层次处理，通过注水泵性能曲线图和注水电机性能曲线图对数据传输信号进行有效性分析，结合目前的物联网和大数据技术，为未来的智慧油田建设提供底层的支持。