苗壯(大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠)
某油田H采油廠注水系統(tǒng)采用注水站注水和注配間注水兩種注水工藝。截止到目前已建成注水站20座,注配間23座,共計(jì)安裝注水泵254臺(tái)(注水站149 臺(tái)),注水變頻88 套。平均日注水量3.23×104m3,平均泵效77.91%,平均注水系統(tǒng)效率52.51%,平均管網(wǎng)效率74.52%。
分析整個(gè)注水系統(tǒng)能耗的輸入點(diǎn)是注水泵[1-3],能耗的消耗點(diǎn)在注水泵泵效、注水井的注入壓力、閥門截留損失及管網(wǎng)損失等[4-6],其中影響系統(tǒng)能耗的主要因素是注水井的注入壓力、注水泵泵效損失、注水系統(tǒng)工藝影響以及系統(tǒng)儀表計(jì)量誤差。
由于H采油廠單井層數(shù)少、厚度薄,使部分注水井的注入壓力高[7-8],全廠注水井平均注入壓力為15.1 MPa,而該油田其他采油廠平均注水壓力為12.5 MPa,由于H 采油廠注水壓力導(dǎo)致其較高。注水系統(tǒng)單耗明顯高于其他采油廠。
2020 年H 廠注水站注水泵建設(shè)統(tǒng)計(jì)見表1,共安裝注水泵149臺(tái),其中運(yùn)行65臺(tái),平均注水泵效率為82.91%,電動(dòng)機(jī)效率平均為90.3%,泵機(jī)組效率平均為74.8%。
注水泵泵效分布區(qū)間見表2。泵效低于70%的注水泵共有7 臺(tái),占運(yùn)行泵的10.8%。注水泵整體運(yùn)行狀況良好,但仍然存在部分注水泵效率偏低的現(xiàn)象,造成了部分注水能耗損失。
表1 注水泵建設(shè)統(tǒng)計(jì)
表2 注水泵泵效分布區(qū)間
H廠注水系統(tǒng)采用注水站注水和注配間注水兩種工藝,系統(tǒng)運(yùn)行情況見表3。注水站注水系統(tǒng)平均注水單耗為6.13 kWh,注配間注水系統(tǒng)平均注水單耗達(dá)到7.76 kWh,比注水站注水系統(tǒng)單耗高1.63 kWh。由于注配間注水工藝的小排量柱塞泵較多,運(yùn)行時(shí)間長,腐蝕老化損壞嚴(yán)重,泵理論排量與外網(wǎng)注水量很難匹配,導(dǎo)致泵效較低,造成系統(tǒng)單耗較高[9-10]。
表3 注水系統(tǒng)運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)
統(tǒng)計(jì)H廠注水站共計(jì)安裝電表107塊,損壞25塊,缺少37塊,安裝注水流量計(jì)19臺(tái),液位計(jì)30臺(tái)。由于部分注水泵電表損壞或缺失,耗電量只能估算,無法準(zhǔn)確計(jì)量該泵耗電量,導(dǎo)致注水系統(tǒng)能耗計(jì)量存在誤差。注水站計(jì)量儀表統(tǒng)計(jì)見表4。
表4 注水站計(jì)量儀表情況統(tǒng)計(jì)
為了降低注水系統(tǒng)單耗,分別在Z6、Z4 注水站開展高壓井關(guān)井降壓試驗(yàn)。首先對(duì)Z6 注水站壓力大于18.0 MPa注水井陸續(xù)關(guān)井,共計(jì)關(guān)井12口,日注水量由原來的600 m3/d 下降到475 m3/d,停運(yùn)Z6注水站2臺(tái)注水泵(排量均為15.77 m3/h),單獨(dú)運(yùn)行1臺(tái)注水泵(排量為25.8 m3/h),根據(jù)現(xiàn)場電度表計(jì)量,注水系統(tǒng)日耗電量下降了1 900 kWh,經(jīng)計(jì)算,注水單耗下降了1.72 kWh。Z6注水站注水井關(guān)井前后效果對(duì)比見表5。
表5 Z6注水站注水井關(guān)井前后效果對(duì)比
在保證站內(nèi)運(yùn)行系統(tǒng)注水穩(wěn)定后,保持注水量不變,開始調(diào)整注水壓力。根據(jù)現(xiàn)場電度表計(jì)量,注水系統(tǒng)日耗電量較調(diào)壓前下降了750 kWh,經(jīng)計(jì)算,注水單耗較調(diào)壓前下降了1.58 kWh。Z6注水站降壓試驗(yàn)效果對(duì)比見表6。
在Z6 注水站試驗(yàn)完畢后,開始對(duì)Z4 注水站繼續(xù)進(jìn)行系統(tǒng)降壓試驗(yàn),2020 年上半年對(duì)Z4 注水站高壓井實(shí)施周期注水,注水量由原來的340 m3/d 下降到193 m3/d,根據(jù)電度表計(jì)量,注水系統(tǒng)日耗電量下降了1 660 kWh,注水單耗下降了1.66 kWh。Z4注水站關(guān)井前后效果對(duì)比見表7。
表6 Z6注水站降壓試驗(yàn)效果對(duì)比
表7 Z4注水站關(guān)井前后效果對(duì)比
注水系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后,開始對(duì)系統(tǒng)壓力進(jìn)行調(diào)整,系統(tǒng)壓力由原來的21.0 MPa 下調(diào)到19.6 MPa,根據(jù)現(xiàn)場電度表計(jì)量,注水系統(tǒng)日耗電量較調(diào)壓前下降了340 kWh,經(jīng)計(jì)算,注水單耗較調(diào)壓前下降了1.76 kWh。Z4注水站降壓試驗(yàn)效果對(duì)比見表8。
表8 Z4注水站降壓試驗(yàn)效果對(duì)比
由Z6、Z4 注水站降壓試驗(yàn)可以看出,通過治理高壓注水井和降低注水壓力可以有效地降低系統(tǒng)能耗。H采油廠注水壓力在19.0 MPa以上的注水井共有143口。為了降低注水系統(tǒng)能耗,對(duì)高耗注水站所轄壓力高于19.0 MPa 的注水井采取了降壓措施,平均注水壓力降低1 MPa,年節(jié)約電量為28.65×104kWh。
2019~2020 年共計(jì)更換腐蝕老化注水泵11 臺(tái),更換變頻裝置3套,注水泵效得到顯著提高,共計(jì)年節(jié)電117.01×104kWh。更換注水系統(tǒng)腐蝕老化設(shè)備效果對(duì)比見表9。
表9 更換注水系統(tǒng)腐蝕老化設(shè)備效果對(duì)比
Y4 區(qū)塊原有注配間9 座,注水泵34 臺(tái)。Y5 區(qū)塊原有注配間5 座,注水泵22 臺(tái)。2020 年對(duì)Y4、Y5 區(qū)塊注水工藝進(jìn)行調(diào)整,將原來的注配間注水工藝改為注水站注水工藝,將Y4、Y5區(qū)塊14座注配間內(nèi)56 臺(tái)注水泵全部停運(yùn),改造后Y4 區(qū)塊節(jié)電21.25×104kWh/a,Y5 區(qū)塊節(jié)電38.53×104kWh/a,共計(jì)年節(jié)電59.78×104kWh,注水系統(tǒng)管網(wǎng)優(yōu)化效果見表10。
表10 注水系統(tǒng)管網(wǎng)優(yōu)化效果
統(tǒng)計(jì)H 廠注水站共計(jì)安裝維修電度表47 塊。目前全廠注水系統(tǒng)電量全部實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)計(jì)量,為注水系統(tǒng)能耗分析,提供了準(zhǔn)確數(shù)據(jù),為節(jié)能降耗提供基礎(chǔ)保障。
2020年通過采取治理高壓注水井技術(shù)措施,實(shí)現(xiàn)年節(jié)電28.65×104kWh。通過采取優(yōu)化注水管網(wǎng)技術(shù)措施,實(shí)現(xiàn)年節(jié)電59.78×104kWh。通過采取更換注水系統(tǒng)腐蝕老化設(shè)備,實(shí)現(xiàn)年節(jié)電117.01×104kWh。累計(jì)年節(jié)電205.44×104kWh,節(jié)約費(fèi)用約130萬元。
1)在分析區(qū)塊注水單耗時(shí),應(yīng)該站內(nèi)站外有機(jī)結(jié)合,在保證站外管網(wǎng)水井正常注水時(shí)運(yùn)用變頻裝置調(diào)整運(yùn)行參數(shù),從而降低了系統(tǒng)壓力,有效地降低注水系統(tǒng)單耗。
2)在注水系統(tǒng)新建產(chǎn)能區(qū)塊及老區(qū)維修改造時(shí),根據(jù)外網(wǎng)水量合理匹配注水泵,減少系統(tǒng)回流損失,提高注水泵泵率,降低區(qū)塊注水單耗。
3)對(duì)于分散注水區(qū)塊,當(dāng)區(qū)塊開發(fā)到一定時(shí)期后,在考慮到能耗、投資效益、生產(chǎn)管理等方面因素的同時(shí),適時(shí)調(diào)整注水工藝,將分散注水調(diào)整為集中注水工藝,可以有效地降低區(qū)塊注水單耗。
4)通過治理高壓注水井、優(yōu)化注水管網(wǎng)、更換注水系統(tǒng)腐蝕老化設(shè)備等注水系統(tǒng)技術(shù)措施實(shí)施,實(shí)現(xiàn)年節(jié)電205.44×104kWh,節(jié)約費(fèi)用約130 萬元。