趙東升(大慶油田有限責任公司第六采油廠)
油田注水系統(tǒng)節(jié)能技術應用
趙東升(大慶油田有限責任公司第六采油廠)
在油田生產(chǎn)中,注水系統(tǒng)年耗電量占生產(chǎn)總耗電的40%以上,是節(jié)能工作的重點部位。為降低系統(tǒng)能耗,提高系統(tǒng)效率,應用了注水泵涂膜、減級和前置泵變頻等節(jié)能技術,對部分設備和管線在實施措施前后進行了監(jiān)測。經(jīng)數(shù)據(jù)檢測、對比可知,泵涂膜能有效提高泵效,泵減級可明顯降低注水單耗,前置泵變頻能有效調(diào)節(jié)泵管壓差,多元復合除垢可消除管網(wǎng)壓降。通過分析評價證明,該注水系統(tǒng)節(jié)能技術應用效果良好,能有效提高系統(tǒng)的運行效率,降低系統(tǒng)能耗。
油田注水 注水泵涂膜 泵減級 前置泵變頻 多元復合除垢
注水是陸上油田的主要開發(fā)形式,能有效補充地層能量,提高采收率[1]。喇嘛甸油田開發(fā)建設30多年來,經(jīng)歷了基礎井網(wǎng)、加密井網(wǎng)、注聚井網(wǎng)等油田建設階段。地面工程為了滿足開發(fā)的要求,根據(jù)不同井網(wǎng)對水質(zhì)的要求,形成了普通污水、深度污水及聚驅(qū)污水注水系統(tǒng)等3套系統(tǒng)、4套井網(wǎng)。注水系統(tǒng)年耗電量占全廠生產(chǎn)耗電的40%以上,是節(jié)能工作的重點。為了分析注水節(jié)點能耗,查找重要耗能部位,對注水系統(tǒng)能耗情況進行了分析。油田注水系統(tǒng)的能量損失主要集中在機泵能耗、泵管壓差、管網(wǎng)壓降、井管壓差等幾個節(jié)點[1],綜合節(jié)電潛力約為4 500×104kW·h。
為降低系統(tǒng)能耗,提高注水系統(tǒng)效率,“十一五”期間喇嘛甸油田共實施了四大類節(jié)能項目。
1.1 注水泵涂膜
為了提高注水泵效,降低注水泵過水阻力,對注水泵的葉輪等部件進行了涂膜處理。
對于部分涂膜的注水泵進行了跟蹤監(jiān)測。以單臺注水泵為例,2008年6月進行了泵涂膜。2008、2010年分別對該泵進行了跟蹤檢測,測試數(shù)據(jù)見表1。
由表1可知,該注水泵在涂膜以前檢測平均泵效為74.17%,涂膜后檢測平均泵效為76.40%,泵效提高了2.23%。經(jīng)現(xiàn)場統(tǒng)計,注水泵在涂膜后泵效可上升2%~3%左右。
表1 注水泵測試數(shù)據(jù)
經(jīng)濟效益:以該泵為例,泵效提高了2.23%,年可節(jié)約用電35.6×104kW·h,節(jié)約資金20.4×104元。
技術建議:據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,注水泵運行10年以上效率開始下降,可將該技術應用于運行10年以上,泵效較同排量泵低3%左右的注水泵。
1.2 注水泵減級
當離心泵平均泵壓比注水干線壓力高出2.0 MPa以上時,閥門節(jié)流造成的能量損失會很大[2]。為了降低泵水單耗,控制泵管壓差在合理范圍內(nèi),對注水泵進行了注水泵減級處理。
對部分減級的注水泵進行了跟蹤監(jiān)測。以單臺注水泵為例,2008年6月進行了泵減級。在注水泵減級前后分別對該泵進行了檢測,測試結(jié)果見表2。
表2 注水泵測試數(shù)據(jù)
由表2可知,該注水泵在減級前泵管壓差為2.6 MPa,泵水單耗為5.81 kW·h;減級后,檢測泵管壓差為0.4 MPa,泵水單耗為5.61 kW·h,壓差下降了2.2 MPa,單耗下降了0.2 kW·h,泵效提高了6.45%。
經(jīng)現(xiàn)場統(tǒng)計,注水泵在減級后泵管壓差可降低到0.5 MPa以內(nèi),單耗可降低0.1~0.2 kW·h。
經(jīng)濟效益:以該泵為例,單耗下降了0.2 kW·h,年可節(jié)約用電62.19×104kW·h,節(jié)約資金35.5×104元。
技術建議:可將該技術應用于泵壓與注水管網(wǎng)壓力擬合度不合理、泵管壓差超過1.5 MPa的注水泵。
1.3 前置泵變頻裝置
要連續(xù)調(diào)節(jié)注水泵的流量、壓力等運行參數(shù),且使泵仍在高效區(qū)運行,只能用變頻調(diào)速的方法來實現(xiàn)[3]。為了降低注水單耗,實現(xiàn)注水泵連續(xù)調(diào)節(jié),保證泵優(yōu)化運行,安裝了前置泵變頻裝置。目前已有2套裝置安裝完畢,投入運行。以1套為例,安裝前后檢測結(jié)果見表3。
表3 前置泵變頻裝置安裝前后數(shù)據(jù)對比
由表3可知,安裝前置泵變頻裝置后,泵管壓差下降了1.53 MPa,泵機組單耗下降了0.2 kW·h。
經(jīng)濟效益:以該泵為例,單耗下降了0.2 kW·h,年可節(jié)約用電45.2×104kW·h,節(jié)約資金25.8×104元。
技術建議:通過變頻調(diào)速改變了離心泵的特性曲線,使性能曲線向下平移,降低了泵管壓差,并且在一定程度上提高了泵效,從而達到節(jié)能的目的[4]??蓪⒃摷夹g應用于泵管壓差超過1.5 MPa且來液量不穩(wěn)定的注水站。
1.4 多元復合除垢
為了解決實際生產(chǎn)中管線、設備結(jié)垢嚴重的問題,降低注水管線的管損值,對17.32 km注水管線進行了多元復合除垢。
對除垢后的注水管線進行了現(xiàn)場檢測。以注水管線為例,該配水間于2008年11月進行了管線除垢。在進行多元復合除垢前后分別對管線管損值進行了檢測,其結(jié)果見表4。
由表4可知,注水管線管損壓力由原來最高的3.7 MPa下降到了0.5 MPa,管線內(nèi)表面光滑,垢厚度為0.2~0.3 mm,管線除垢率為95%。
表4 配水間試驗對比
經(jīng)濟效益:以該站為例,平均管損值下降了2.1 MPa,總注水量為20 m3/h,總管線長度為3.45 km,年可節(jié)約用電10.1×104kW·h,節(jié)約資金5.76×104元。
技術建議:在對管線除垢時,若按管線長度1 km計,可將該技術應用于管損值大于2.32 MPa的管線。
(1)通過對注水系統(tǒng)進行潛力分析,表明注水系統(tǒng)節(jié)能空間仍然很大,依靠現(xiàn)有的技術手段可有效提高系統(tǒng)的運行效率,降低系統(tǒng)能耗。
(2)節(jié)能技術規(guī)模應用是降低能耗的必要保證。目前注水系統(tǒng)節(jié)能技術已經(jīng)成熟,需要不斷擴大成熟技術的應用規(guī)模,以進一步降低注水系統(tǒng)的能耗。
(3)節(jié)能技術規(guī)范應用是降低能耗的必要手段??赏ㄟ^現(xiàn)場檢測和技術研究等方法,摸索節(jié)能技術的使用規(guī)律,規(guī)范使用行為,使節(jié)能技術的應用有的放矢、有據(jù)可依。
(4)完善節(jié)能技術管理是降低能耗的必要途徑。節(jié)能技術對工作環(huán)境有一定要求,在生產(chǎn)中應針對其技術特點,制定相應管理方法,充分發(fā)揮其節(jié)能效果;對于互補性強的節(jié)能技術,可將其組合使用,保證實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能。
[1]鹿桂華.油田注水節(jié)能技術研究與應用[J].油氣田地面工程,2002,21(1):1.
[2]彭剛.勝利油田提高注水系統(tǒng)效率配套技術[J].油氣田地面工程,2004,23(6):2.
[3]王莉.杏南油田注水系統(tǒng)變頻調(diào)速節(jié)能降耗分析[J].油氣田地面工程,2000,19(5):2.
[4]蔣新.注水泵機組的調(diào)速技術與節(jié)能[J].油氣田地面工程,2008,27(6):1.
10.3969/j.issn.2095-1493.2011.02.014
2011-03-20)
趙東升,2006年畢業(yè)于大慶石油學院,助理工程師,現(xiàn)從事節(jié)能測試評價工作,E-mail:zhaodongsheng1@petrochina.com.cn,地址:大慶油田第六采油廠規(guī)劃設計研究所,163114。