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        八面河高壓離心注水泵節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

        2018-06-11 09:43:28胡建
        科學(xué)與財(cái)富 2018年14期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)效率節(jié)能降耗

        胡建

        摘要:本文把離心泵注水系統(tǒng)分為站內(nèi)和站外兩部分進(jìn)行研究,通過(guò)測(cè)試、分析站內(nèi)設(shè)備與站外管網(wǎng)對(duì)能量損失因素及所占比例,從而得出影響注水系統(tǒng)能力損失的主要原因,再根據(jù)實(shí)際情況采取提高注水系統(tǒng)效率、降低注水單耗的措施。

        關(guān)鍵詞:注水系統(tǒng) 系統(tǒng)效率 節(jié)能降耗

        1概況

        八面河油田于1986年投入注水開(kāi)發(fā),截止到目前建有注水站八座,其中聯(lián)合注水站和南塊注水站是高壓離心泵站,其余注水站全部是高壓柱塞泵站。

        近年來(lái)平均注水單耗呈現(xiàn)上升趨勢(shì),達(dá)到4.96kw.h/m3,上升0.46kw.h/m3,管網(wǎng)損失率由27.6%上升至34.4%。其中離心泵站南塊站和聯(lián)合站注水單耗分別升高0.43和0.41kw.h/m3。

        (1)聯(lián)合站注水系統(tǒng)

        1986年投運(yùn),設(shè)計(jì)能力為16800m3/d,目前日注水平13000m3(帶部分油井摻水),設(shè)計(jì)壓力12MPa,目前運(yùn)行壓力12.3 MPa;注水泵6臺(tái),額定壓力均為12MPa,額定排量分別為300m3/h注水泵四臺(tái)和350m3/h注水泵兩臺(tái),能實(shí)現(xiàn)階梯泵組合運(yùn)行,正常運(yùn)行2臺(tái)泵。

        聯(lián)合站注水系統(tǒng)建有注水干線5條,長(zhǎng)度20.9km,干線平均管損2.2MPa。

        ⑵南塊站注水系統(tǒng)

        2001年投運(yùn),設(shè)計(jì)能力為7880m3/d,目前日注水平2800m3,設(shè)計(jì)壓力13.5MPa,目前運(yùn)行壓力13.2MPa;1#、2#注水泵于2005年相繼進(jìn)行拆級(jí)改造,同時(shí)配套應(yīng)用高壓變頻裝置,額定壓力為12MPa,額定排量為120m3/h。

        系統(tǒng)建有注水干線4條,長(zhǎng)度4.35km,干線平均管損0.38MPa,最大管損0.5MPa,分別為新北和老北干線。

        2 注水能耗升高原因分析

        按照能量流向,分系統(tǒng)對(duì)泵機(jī)組、閥組、管線等各能耗節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析,參照標(biāo)準(zhǔn)(SY/T6257-2007《油田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測(cè)規(guī)范》),查找降低的原因,確定解決措施。

        ⑴聯(lián)合站注水系統(tǒng)能耗分析

        該系統(tǒng)注水站能量損失為35.7%,比達(dá)標(biāo)值搞6.7%,閥控?fù)p失為18.8%比達(dá)標(biāo)值高13.8%,管網(wǎng)摩阻為12.6%,比達(dá)標(biāo)值高5.6%,能量損失嚴(yán)重,

        ①注水站能量損耗研究

        通過(guò)對(duì)系統(tǒng)近兩年的平均注水量、注水單耗和泵機(jī)組效率的統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)合離心泵機(jī)組特性曲線,聯(lián)合站注水泵機(jī)組在運(yùn)行時(shí),當(dāng)注水泵排量650m3/h--700m3/h區(qū)間,離心泵處于高效區(qū)運(yùn)行,注水單耗最低。當(dāng)注水排量<600m3/h,注水泵遠(yuǎn)離高效區(qū)運(yùn)行,注水單耗升高;排量越低,注水單耗越高。

        ②閥控?fù)p耗研究

        系統(tǒng)配水主要模式是注水泵供水、經(jīng)注水站內(nèi)閥組間各干線分水分別依次配送至配水間,再由配水間內(nèi)單井下流閥門(mén)進(jìn)行單井流量控制,為了降低能耗損耗、提高注水井系統(tǒng)壓力,站內(nèi)閥組間各干線閥門(mén)均處于全開(kāi)狀態(tài),主要是由單井的下流閥門(mén)根據(jù)實(shí)際配水量進(jìn)行控制。閥控?fù)p耗主要集中在配水間內(nèi)。

        通過(guò)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)167口注水井的注水壓力、水量分配情況對(duì)比分析,注水壓力低于7MPa的注水井有117口,占總井的70%,水量9380m3/d,占總水量75.3%。系統(tǒng)供水壓力為12.3MPa,系統(tǒng)壓力遠(yuǎn)高于注水井需求壓力,單井閥控?fù)p失嚴(yán)重。為此,系統(tǒng)內(nèi)高低壓井并存且低壓注水井偏多是導(dǎo)致閥控?fù)p失的主要影響因素。

        ③管網(wǎng)摩阻研究

        結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,聯(lián)合站注水管網(wǎng)主要是干線配水,各支干線距離較短,且調(diào)查發(fā)現(xiàn)壓力損失較小,為此本文主要從注水干線和單井注水管線兩個(gè)方面分析管網(wǎng)摩阻情況。

        注水干線方面,通過(guò)計(jì)算理論值與實(shí)際壓力損耗值對(duì)比,老西干線和新北干線管損值分別為1.5MPa和2.8MPa遠(yuǎn)超理論值0.6MPa和0.7MPa,其余各干線基本處于合理區(qū)間范圍以內(nèi)。其次,對(duì)老西和新北干線的運(yùn)行情況進(jìn)行分析,其中管線的輸水能力和經(jīng)濟(jì)流速均在設(shè)計(jì)范圍以內(nèi),為此,兩條注水干線的壓力損失主要是由于管線內(nèi)部結(jié)垢所致。

        注水單井管線方面,利用干線管損分析原理進(jìn)行分析,確定管線結(jié)垢的注水井78口,占總井?dāng)?shù)的27.3%,長(zhǎng)度49.3km,占總長(zhǎng)度的30%。為此,單井管線損失主要是由于管線內(nèi)部結(jié)垢引起。

        ⑵南塊站注水系統(tǒng)能耗分析

        該系統(tǒng)注水站能力損失和管網(wǎng)摩阻分別為38.4%和2.4%均在控制指標(biāo)范圍以內(nèi)(達(dá)標(biāo)值分別為42%和5%)。而閥控?fù)p失超標(biāo)準(zhǔn)值24.4%,為該系統(tǒng)主要能耗損失點(diǎn)。

        南塊站注水系統(tǒng)1#或2#注水泵,該泵額定揚(yáng)程為13.5MPa, 當(dāng)前運(yùn)行壓力13.2MPa,通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)25口注水井調(diào)查,注水井平均需求壓力6.5MPa,單井最高需求壓力11.5MPa,注水系統(tǒng)運(yùn)行壓力明顯偏高,主要通過(guò)配水間單井下流閥門(mén)進(jìn)行控制,從而使得能量損耗嚴(yán)重。引起配水間閥控?fù)p失增加的原因除注水壓力偏低影響以外,主要是由于注水泵額定揚(yáng)程偏高所致。

        3分系統(tǒng)配套應(yīng)用節(jié)能技術(shù)

        ⑴應(yīng)用階梯泵組合技術(shù),改造聯(lián)合站1#、2#注水泵,提高泵站供需匹配程度。

        根據(jù)聯(lián)合站注水泵現(xiàn)狀,考慮1#和2#注水泵能耗高,長(zhǎng)期處于停用狀態(tài),建議將1#和2#注水泵進(jìn)行更換。結(jié)合未來(lái)10年開(kāi)發(fā)需求預(yù)測(cè),更換后額定排量200m3/h,額定揚(yáng)程保持12MPa。注水泵機(jī)組改造后,主要能取得兩個(gè)方面的效果:第一增加了水量調(diào)節(jié)范圍,提高泵站的匹配程度。組合方式由三種增加至七種

        第二新建泵機(jī)組提高了泵機(jī)組效率,預(yù)計(jì)值為78%,注水站效率77.6%,較改造前提高5.5%;注水單耗將降至4.41kw.h/m3。

        ⑵應(yīng)用高壓變頻技術(shù),降低南塊站注水泵出口壓力,減少閥控?fù)p耗

        高壓變頻調(diào)速節(jié)能原理主要是根據(jù)相似原理,離心泵的流量、揚(yáng)程和軸功率與轉(zhuǎn)速均成正比,當(dāng)轉(zhuǎn)速變化,引起排量相應(yīng)的變化、揚(yáng)程的兩次方、軸功率的三次方變化。同時(shí)根據(jù)離心泵的特性曲線,當(dāng)使用變頻運(yùn)行時(shí),注水泵的轉(zhuǎn)速降低,能有效起到降低揚(yáng)程,保證注水泵機(jī)組效率的作用。

        結(jié)合當(dāng)前形勢(shì),建議進(jìn)行小范圍改造或者維修以達(dá)到節(jié)能的目的。第一種方式是對(duì)1#和2#注水泵進(jìn)行拆級(jí)改造,但由于該泵已經(jīng)拆掉2級(jí),不具備再次拆級(jí)降揚(yáng)程的條件。第二種方式是修復(fù)高壓變頻裝置。

        高壓變頻裝置修復(fù)投用,注水壓力下降至11.5MPa,注水單耗將由6.2kw.h/m3 ↘ 5.4kw.h/m3 。

        ⑶應(yīng)用清管技術(shù),提高管網(wǎng)效率

        通過(guò)研究,確定聯(lián)合系統(tǒng)注水管網(wǎng)的垢物成分主要是鐵化合物,成分一般為Fe2O3,F(xiàn)eO及FeS,這些垢物遇酸分解,其形態(tài)將從致密變?yōu)槭杷桑藭r(shí)再以高壓水射流沖刷,可以有效去除垢物。為此,化學(xué)除垢與物理除垢相結(jié)合的形式為聯(lián)合注水管網(wǎng)除垢的有效解決方法。

        4結(jié)論

        ⑴通過(guò)聯(lián)合站階梯泵組合技術(shù)、南塊站應(yīng)用高壓變頻技術(shù),預(yù)計(jì)全廠平均注水單耗將由4.96kw.h/m3 ↘ 4.75kw.h/m3。

        ⑵通過(guò)清洗結(jié)垢的單井注水管線有效降低管網(wǎng)摩阻損耗,提高系統(tǒng)效率。

        ⑶化學(xué)清洗結(jié)合高壓水沖洗能有效解決聯(lián)合系統(tǒng)單井管線結(jié)垢問(wèn)題。

        參考文獻(xiàn)

        ⑴豐國(guó)斌.油田注水系統(tǒng)節(jié)能.石油規(guī)劃設(shè)計(jì),1996⑼.

        ⑵李延宏.油田注水站注水泵單耗影響因素及對(duì)策.管理觀察,2010⑴

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