胡延軍（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

轉(zhuǎn)油站承擔(dān)著采油隊抽油機(jī)、螺桿泵、電泵井的產(chǎn)液、產(chǎn)氣處理和含水原油外輸及集油管網(wǎng)摻水、油井熱洗等任務(wù)，是油田油氣集輸?shù)膶Ｓ脠鏊Ｓ吞铿F(xiàn)場能耗主要分為采油、集輸、注入三大系統(tǒng)能耗，其中轉(zhuǎn)油站集輸系統(tǒng)能耗占總能耗的比例為70%左右，而輸油泵、摻水泵、熱洗泵又是油氣集輸系統(tǒng)中的主要耗電設(shè)備，占集輸耗電的60%，存在一定的節(jié)能潛力。通過調(diào)查轉(zhuǎn)油站機(jī)泵運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)綜合耗電高的主要原因，并采取行之有效的措施來遏制能耗的上升，為轉(zhuǎn)油站節(jié)能降耗提供技術(shù)支持是油田亟待解決的問題。

1 轉(zhuǎn)油站機(jī)泵能耗分析

據(jù)統(tǒng)計我國驅(qū)動各種泵的電動機(jī)超過5×106kWh，每年要消耗800×106～1000×106kWh 的能量，占我國工業(yè)能源消耗量的75%，總能源消耗量的60%[1]。經(jīng)統(tǒng)計某作業(yè)區(qū)2010—2013年集輸油系統(tǒng)年耗電為2500×104kWh 左右，主要包括轉(zhuǎn)油站外輸油、摻水、熱洗耗電，如轉(zhuǎn)油站外輸油系統(tǒng)輸液單耗，最高的站輸液單耗為0.46 kWh/m3，最低的站輸液單耗僅0.1 kWh/m3。

1.1 外輸泵能耗分析

本站外輸泵型號為155D—30A×4，額定電流164 A，理論排量為3720 m3/d，而目前最高流量為3200 m3/d 左右。為了平穩(wěn)輸油，采用控制泵出口閥門的開啟度來調(diào)節(jié)外輸排量，但這樣截流損耗大，大量電能消耗在克服截流部件的阻力上，損失率可達(dá)到16%～19%，導(dǎo)致泵不在經(jīng)濟(jì)高效區(qū)內(nèi)運(yùn)行。實際運(yùn)行時泵管壓差達(dá)到0.7 MPa，超過大慶油田規(guī)定的泵管壓差值0.5 MPa 的標(biāo)準(zhǔn)。綜合情況分析，泵機(jī)組運(yùn)行效率低的主要因素是泵管壓差大以及泵流量、揚(yáng)程與實際生產(chǎn)需要不相匹配。本站2013年輸油全年總耗電為230 310 kWh。

1.2 摻水泵能耗分析

油井生產(chǎn)所需的拌熱摻水量是隨著油井回油溫度和環(huán)境溫度升高而逐漸減少的。本站從2003年采取了夏季停摻水泵管理，使油井摻水總量大大減少。隨著油田進(jìn)入高含水期的開采，油井產(chǎn)液、含水逐漸上升，使不摻水生產(chǎn)的油井?dāng)?shù)逐漸增多，結(jié)合近年季節(jié)和環(huán)境因素的變化，給延長停泵時間提供了內(nèi)在及外在條件。

另外冬季摻水泵輸送的液體為緩沖罐沉降的含油污水，水質(zhì)差、礦化度高，在長期高溫運(yùn)行狀態(tài)下，造成泵內(nèi)結(jié)垢腐蝕，泵效明顯下降。轉(zhuǎn)油站每年定期酸洗，定時定量加注緩蝕阻垢劑，但治標(biāo)不治本，只能暫時延緩泵垢的危害，而且這些化學(xué)藥品會造成環(huán)境污染，損害泵內(nèi)機(jī)件。本站2013年摻水泵全年總耗電為401 385 kWh。

1.3 熱洗泵能耗分析

本站兩臺熱洗泵機(jī)組主機(jī)型號為YD48—50×12，揚(yáng)程為600 m，額定排量為48 m3/h；副機(jī)型號為YB315M—2，功率132 kW，額定電流242.3 A。根據(jù)實際洗井經(jīng)驗，熱洗壓力達(dá)到4 MPa 左右可保證洗井質(zhì)量（另有洗井溫度作為熱洗輔助條件）。現(xiàn)有機(jī)組在正常洗井時（即井、間、站控制良好，沒有憋壓現(xiàn)象），電流控制在180～200 A 之間，熱洗壓力即可到5～6 MPa。另外近年來螺桿泵增多，因其為容積式的轉(zhuǎn)子泵，洗井時，熱洗泵排量大，螺桿泵需要熱洗排量相對較少，使熱洗泵的大量熱洗水打到摻水管線內(nèi)做無效水循環(huán)。因此現(xiàn)有機(jī)組整體技術(shù)參數(shù)與實際生產(chǎn)不匹配，存在“大材小用”現(xiàn)象，設(shè)備沒有充分發(fā)揮其功效，從而造成實際生產(chǎn)運(yùn)行中大量電能浪費(fèi)。據(jù)統(tǒng)計2013年熱洗泵全年總耗電為94 726 kWh。

2 轉(zhuǎn)油站機(jī)泵節(jié)能措施

機(jī)泵能耗高是由機(jī)泵運(yùn)行效率低引起的，機(jī)泵的運(yùn)行效率由泵的運(yùn)行工況點所決定，泵的工況點就是離心泵特性曲線與管路特性曲線的交點，即離心泵給出的能量與管路輸送液體所消耗的能量相等的點稱為離心泵工況點。而要提高離心泵運(yùn)行效率就要用技術(shù)的手段調(diào)整離心泵的工況點，也就是讓離心泵在最佳工況區(qū)內(nèi)運(yùn)行。現(xiàn)場廣泛采用的是改變離心泵性能曲線的方法來調(diào)整離心泵的工況點。

結(jié)合2013年油田老區(qū)改造，提出了各類機(jī)泵的節(jié)能措施，在1—9月份間實施，達(dá)到了預(yù)期的效果，且收到了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

2.1 外輸泵節(jié)能措施

2.1.1 離心泵減級

本站有3 臺外輸泵，1#、2#為變頻泵，因此對3#工頻泵改造減級，由四級減為三級（減去第三級葉輪，中間加入相應(yīng)尺寸減級套填補(bǔ)）。2013年4月改造實施完畢，減級后泵管壓差降低，輸油平穩(wěn)。見表1、表2。

表1 3#外輸泵減級前后各參數(shù)對比

表2 3#外輸泵減級前后能耗對比

減級后按月節(jié)電6000 kWh 計算，年節(jié)電3.6×104kWh（按運(yùn)行6 個月計算），年節(jié)約電費(fèi)1.970 2萬元（按0.547 3 元/kWh 標(biāo)準(zhǔn)計算）。輸液單耗由0.22 kWh/m3下降至0.16 kWh/m3。

2.1.2 應(yīng)用變頻技術(shù)

轉(zhuǎn)油站2 臺外輸泵安裝變頻（一拖二）裝置。

由交流異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速公式n=60f（1-S）/P可知，在磁極對數(shù)P 和轉(zhuǎn)差率S 不變時，如均勻地改變電源的頻率f ，就可平滑地改變電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n ，因此變頻器是通過改變供電頻率來改變電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速，使與電動機(jī)相連的泵轉(zhuǎn)速與電動機(jī)轉(zhuǎn)速相同，泵出口閥門可處于全開狀態(tài)，使機(jī)泵達(dá)到“無阻力”輸送，同時實現(xiàn)動態(tài)調(diào)控泵運(yùn)行參數(shù)，維持液位或壓力穩(wěn)定在設(shè)定位置上，保證外輸泵在最佳工況區(qū)域運(yùn)行，避免無效損耗。實踐證明，利用變頻調(diào)速避免了設(shè)備“大馬拉小車”，節(jié)能效果明顯。

變頻技術(shù)調(diào)速范圍寬，調(diào)速效率高；功率因數(shù)一般保持在0.92 左右，啟動次數(shù)不受限制，啟動損耗小，對電網(wǎng)沖擊小，啟動電流約為額定電流的1～1.2 倍，電動機(jī)繞組不會過熱；可有效延長機(jī)泵及相關(guān)設(shè)備的使用壽命，進(jìn)一步降低裝置運(yùn)行噪聲，操作簡單，安全可靠。應(yīng)用此技術(shù)與更換機(jī)泵相比將大大減少投資。

應(yīng)用變頻調(diào)速裝置消除了閥門截流產(chǎn)生的無功能耗。變頻運(yùn)行頻率僅為33 Hz，站內(nèi)泵管壓差由原來的0.7 MPa 下將至0.1 MPa，轉(zhuǎn)油站日均節(jié)電240 kWh，年節(jié)電4.32×104kWh（按運(yùn)行6 個月計算），年節(jié)約電費(fèi)2.364 3 萬元（按0.547 3 元/kWh標(biāo)準(zhǔn)計算）。在來液量穩(wěn)定、生產(chǎn)條件允許的情況下，將變頻由自動改為手動運(yùn)行，每天還可多節(jié)電100 kWh。

2.2 摻水泵節(jié)能措施

2.2.1 延長停摻時間

轉(zhuǎn)油站2003年開始冷輸試驗，季節(jié)性停爐停泵。每年夏季都停用摻水泵來實現(xiàn)節(jié)能目的。按平常管理全年停運(yùn)摻水泵時間為5月初—9月末，共5個月。但根據(jù)近年來氣候變化，自然環(huán)境溫度有所升高，且隨著油田的深入發(fā)展，含水由開發(fā)初期的50%上升到現(xiàn)在的95%以上，管道沿程摩阻下降，原油流動性增強(qiáng)，摻水伴熱作用顯著降低。根據(jù)環(huán)境及原油物性變化，結(jié)合現(xiàn)場跟蹤調(diào)查，并總結(jié)管理經(jīng)驗，本站在原有停摻時間上前后各延長1 個月——提前1 個月停泵和推遲1 個月啟泵，也就是停泵時間改為每年4月初—10月末，由原來的5 個月延長至7 個月，多停摻2 個月。本站2013年開始嘗試此管理方法，同樣保證了生產(chǎn)正常運(yùn)行，同時達(dá)到了節(jié)能效果。

啟動摻水泵日耗電為2000 kWh 左右，按上述管理方法，年節(jié)約電費(fèi)：2000×60×0.547 3=6.567 6 萬元（按60 d，0.547 3 元/kWh 標(biāo)準(zhǔn)計算）。

2.2.2 應(yīng)用涂膜技術(shù)

摻水泵涂膜處理技術(shù)是將泵殼體、葉輪、導(dǎo)翼等泵內(nèi)主要過流機(jī)件，經(jīng)過高光潔度材料涂層后，減小能量損失，增加流速，從而提高泵效，進(jìn)而節(jié)省電耗。其特點是涂層不易破損脫落，可使泵內(nèi)流道表面光滑，降低粗糙度，水力條件良好，不易結(jié)垢，并且抗流體腐蝕和氣蝕損害。

目前，本站2 臺摻水泵已于2013年1月份增效涂層完畢并投運(yùn)生產(chǎn)，運(yùn)行良好。據(jù)計算涂膜后日節(jié)電130 kWh。截至2013年12月底已累計運(yùn)行3600 h（4—10月份停摻），年節(jié)電1.95×104kWh，年節(jié)約電費(fèi)1.067 2 萬元（按0.547 3 元/kWh 標(biāo)準(zhǔn)計算）。

2.3 熱洗泵節(jié)能措施

2.3.1 更換機(jī)組

整體更換熱洗泵機(jī)組。更換主機(jī)型號為DYGA150—80×12，揚(yáng)程600 m，額定排量25 m3/h；副機(jī)型號為YBZ—280M—2，功率90 kW，額定電流160 A。在裝配中直接減去泵一級葉輪——由12級減為11 級（減去中間一級葉輪，并加入相應(yīng)尺寸工藝套填補(bǔ)）。2013年6月實施完畢，機(jī)組運(yùn)行正常，熱洗效果良好。見表3、表4。

表3 熱洗泵機(jī)組更換前后各參數(shù)對比

表4 熱洗泵機(jī)組更換前后能耗對比

機(jī)組更換后按每次洗井節(jié)電200 kWh 計算，年節(jié)電2.14×104kWh，年節(jié)約電費(fèi)1.171 2 萬元（按0.547 3 元/kWh 標(biāo)準(zhǔn)計算）。

2.3.2 單泵分洗

一般采用一泵一井的熱洗方式洗井，但在實際洗井生產(chǎn)中，由于具體井所需熱洗排量有限（例如螺桿泵洗井排量為8～9 m3/h），熱洗泵排量又較大，為防止洗井壓力過高，造成干線穿孔等事故，通常在轉(zhuǎn)油站或計量間內(nèi)泄壓，這樣就會導(dǎo)致剩余的熱洗水量做無效循環(huán)。針對此問題，經(jīng)過現(xiàn)場跟蹤調(diào)查，摸索出啟動1 臺熱洗泵同時分洗2 口油井的方法。具體做法是選擇1 口抽油機(jī)和1 口螺桿泵或2 口螺桿泵井同時洗井（動液面都在300～400 m以下最好）。洗井時把壓力控制在3～4 MPa 之間，先把洗井液導(dǎo)入所需壓力較高的油井，控制正常后，再把剩余熱洗液導(dǎo)入另一口油井進(jìn)行洗井。該方法自2013年在本站實施，實現(xiàn)了單泵次洗井情況下運(yùn)行效率最大化，既保證了洗井效果和正常生產(chǎn)，又有效地利用了能源，達(dá)到了節(jié)能的目的。

本站平均洗井周期112 d，年計劃洗井150 井次，采用單泵分洗后，年減少洗井43 井次。每次洗井耗電400 kWh；年節(jié)約電費(fèi)：400×43×0.547 3＝0.941 3 萬元（按0.547 3 元/kWh 標(biāo)準(zhǔn)計算）。

3 結(jié)論

1）根據(jù)油田生產(chǎn)動態(tài)變化及時優(yōu)化機(jī)泵運(yùn)行參數(shù)和采取節(jié)能措施，是提高機(jī)泵泵效和系統(tǒng)效率、降低機(jī)泵生產(chǎn)耗電的重要手段。

2）加強(qiáng)轉(zhuǎn)油站的實際運(yùn)行管理，進(jìn)一步改造制約油田生產(chǎn)中的耗能問題，對油田節(jié)能降耗具有重要意義。

3）節(jié)約、高效生產(chǎn)已納入油田的日常管理中，廣大員工應(yīng)根據(jù)油田系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的變化不斷改進(jìn)完善節(jié)能方法和措施，為油田實現(xiàn)有質(zhì)量、有效益、可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

[1]姬忠禮,鄧志安,趙會軍.泵和壓縮機(jī)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2009.