大慶油田采油六廠

三種注水機(jī)組冷卻工藝的對比

王劍平

大慶油田采油六廠

大慶油田注水站主要采用循環(huán)冷卻水對注水機(jī)組及潤滑系統(tǒng)進(jìn)行冷卻降溫，其工藝包括大罐循環(huán)冷卻散熱工藝、冷卻水塔配套冷卻水罐散熱工藝及地埋管散熱工藝三種。大罐循環(huán)冷卻散熱工藝在夏季高溫期散熱效率低，清水用量大，運(yùn)行成本高；冷卻水塔配套冷卻水罐散熱工藝技術(shù)成熟、散熱效率高、水量消耗較小，現(xiàn)階段能滿足注水機(jī)組的冷卻需要；地埋管散熱工藝?yán)玫叵潞銣貓鲞M(jìn)行散熱，在地下環(huán)境理想的條件下，理論散熱效率穩(wěn)定，不消耗清水，電量消耗小，運(yùn)行成本低，但其實(shí)際運(yùn)行效果還需通過試驗(yàn)進(jìn)一步跟蹤分析。

注水機(jī)組；冷卻水塔；散熱工藝；對比

1 冷卻工藝

目前，大慶油田注水站主要采用循環(huán)冷卻水對注水機(jī)組及潤滑系統(tǒng)進(jìn)行冷卻降溫，其工藝包括大罐循環(huán)冷卻散熱工藝、冷卻水塔配套冷卻水罐散熱工藝及地埋管散熱工藝三種。其中，大罐循環(huán)冷卻散熱工藝和冷卻水塔配套冷卻水罐散熱工藝在油田應(yīng)用較為普遍。

1.1 大罐循環(huán)冷卻散熱工藝

大罐循環(huán)冷卻散熱工藝?yán)美鋮s水在冷卻系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)將注水泵機(jī)組運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量攜帶進(jìn)入冷卻水罐中，通過冷卻水罐與外界大氣環(huán)境進(jìn)行熱交換，使冷卻水溫度降低。再由冷卻水泵加壓將冷卻水輸送到注水泵機(jī)組，從而對機(jī)組進(jìn)行循環(huán)冷卻降溫。

1.2 冷卻水塔配套冷卻水罐散熱工藝

冷卻水塔配套冷卻水罐散熱工藝與大罐循環(huán)冷卻散熱工藝室內(nèi)工藝相同，只是在外部散熱系統(tǒng)中減小了冷卻水罐體積，增加了冷卻水塔進(jìn)行散熱。冷卻水塔采用固定式噴淋布水系統(tǒng)，將冷卻水均勻分布在填料上，并通過風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的空氣流動(dòng)進(jìn)行制冷降溫，使冷卻水溫度降低，從而對機(jī)組進(jìn)行循環(huán)冷卻。

1.3 地埋管散熱工藝

地埋管散熱工藝?yán)美鋮s水泵對冷卻水加壓，使其在冷卻系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)并將注水泵機(jī)組產(chǎn)生的熱量攜帶進(jìn)入地埋管散熱系統(tǒng)，通過地埋管管壁以熱傳導(dǎo)的方式向地下進(jìn)行散熱。

2 冷卻工藝對比

2.1 技術(shù)對比

大罐循環(huán)冷卻散熱工藝散熱系統(tǒng)只有一個(gè)冷卻水罐，工藝簡單，設(shè)備少，維護(hù)方便，但散熱功率受氣溫影響較大。當(dāng)外界氣溫較高時(shí)，冷卻水所吸收的熱量不能及時(shí)傳遞到周圍的環(huán)境中去，導(dǎo)致冷卻水溫度不斷升高，最終無法滿足注水機(jī)組的散熱要求。為提高散熱效果，需頻繁更換冷卻清水，按喇嘛甸油田注水站生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，運(yùn)行2臺(tái)注水泵機(jī)組，每年冷卻清水用量1.23×104m3。

冷卻水塔配套冷卻水罐散熱系統(tǒng)由冷卻水塔配套冷卻水罐組成，利用風(fēng)機(jī)制冷及冷卻水罐與外界熱交換對冷卻水進(jìn)行冷卻降溫，該工藝技術(shù)成熟，工藝相對復(fù)雜。在夏季高溫時(shí)期，散熱效率雖然受到一定影響，但相對大罐循環(huán)冷卻散熱工藝?yán)鋮s水用量較少，可滿足注水泵機(jī)組的冷卻需要；當(dāng)冬季低水溫時(shí)，可不開冷卻塔風(fēng)機(jī)。運(yùn)行2臺(tái)注水泵機(jī)組，每年冷卻清水用量0.14×104m3。

地埋管散熱系統(tǒng)選用聚乙烯管作為換熱管，聚乙烯管耐腐蝕，使用壽命長。采用豎埋管組成熱交換器，豎埋管位于地下3～110m，利用大地恒溫場（8～9℃）以熱傳導(dǎo)的方式向地下進(jìn)行散熱，預(yù)期散熱功率穩(wěn)定，不受外界氣溫變化影響，可滿足注水泵機(jī)組的冷卻需要。理論上冷卻清水可循環(huán)使用，不需更換。

2.2 經(jīng)濟(jì)對比

三種冷卻工藝室內(nèi)部分工藝相同，主要區(qū)別在于室外散熱設(shè)備不同。按照運(yùn)行2臺(tái)注水泵機(jī)組的散熱需求進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，三種冷卻工藝室外散熱系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)對比見表1。

從表1可以看出，地埋管散熱工藝十年費(fèi)用現(xiàn)值最低，為147.30萬元；大罐循環(huán)冷卻散熱工藝十年費(fèi)用現(xiàn)值最高，為173.51萬元；冷卻水塔配套冷卻水罐散熱工藝十年費(fèi)用現(xiàn)值介于其他兩種工藝之間，為150.51萬元。

表1 三種冷卻工藝經(jīng)濟(jì)對比

2.3 綜合對比

三種注水泵機(jī)組冷卻工藝優(yōu)、缺點(diǎn)綜合對比見表2。

3 結(jié)語

（1）大罐循環(huán)冷卻散熱工藝在夏季高溫期散熱效率低，清水用量大，運(yùn)行成本高。

（2）冷卻水塔配套冷卻水罐散熱工藝技術(shù)成熟、散熱效率高、水量消耗較小，現(xiàn)階段能滿足注水機(jī)組的冷卻需要。

表2 三種冷卻工藝綜合對比

（3）地埋管散熱工藝?yán)玫叵潞銣貓鲞M(jìn)行散熱，在地下環(huán)境理想的條件下，理論散熱效率穩(wěn)定，不受氣溫變化影響，不消耗清水，電量消耗小，運(yùn)行成本低，但其實(shí)際運(yùn)行效果還需通過試驗(yàn)進(jìn)一步跟蹤分析。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.073