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1、油田离心注水泵站系统效率分析及节能对策2005年第33卷第5期石油机械CHINAPETROLEUMMACHINERY..专题综述油田离心注水泵站系统效率分析及节能对策刘炜光(胜利石油管理局设备管理处)摘要根据胜利油田注水系统效率及能耗调查,分析了电动机,注水泵,注水管网等各分系统的能耗现状,提出了实现注水系统节能降耗的对策:(1)电动机更新和增容改造,包括通风冷却系统,轴承结构,鼠笼转子断条结构和绝缘等的改造,对电动机振动,噪声,温升,接地,三相不平衡,电刷火花等运行故障及时处理;(2)选用高效大排量性能优良的离心式注水泵,对离心泵实施拆级改造,增容升级改造和
2、阶梯泵改造,注水泵站采用变频技术及设备在线检测;(3)实施泵站注水管路节能技术,包括吸水管路采取焊接连接,注水管网管径的优化设计,注水管内壁做涂料防腐处理,实施分区注水和合理改造注水管网等.关键词注水离心泵泵站效率能耗节能对策注水是油田开发后期维持地层压力,提高原油采收率的重要举措.油田注水系统能耗占油田生产用电量的30%以上,加强对注水系统运行效率的研究,做好注水泵站系统的优化运行和技术改造,不仅有利于实现注水生产的均衡性和连续性,而且对于降低能源消耗,节约生产成本具有重要的现实意义.笔者结合胜利油田实际,在对油田注水系统能耗进行调研分析的基础上,提出提高油
3、田注水系统效率的对策和措施.效率及能耗调查情况1.注水系统的能耗构成注水系统消耗的能量分为4部分.(1)驱动注水泵电动机损耗的能量.这部分能量可以用电动机的效率曲线来描述,电动机的效率随轴功率的变化而变化,效率为86%一96%,每注1m的水有4%一14%的能量被电动机本身所损耗.(2)注水泵消耗的能量.这部分能量可以用注水泵效率曲线来描述,它随注水泵输出流量的变化而变化.目前油田在用离心式注水泵效率为76%一78%,即每注1m水有22%一24%的能量被注水泵所消耗.(3)注水管网所消耗的能量.这部分能量为管网摩阻损失,可以用管网效率来描述.不同的管网系统,管网
4、摩阻损失比率相差较大.油田注水管网平均效率为60.86%,也就是说每注1m的水平均有39.14%的能量被管网所损耗.(4)将水注入油层所需的能量.这部分能量决定于油层所要保持的压力,储油层的性质和油层的动态因素.由于专业的原因,关于这部分能量的损耗问题本文不再进行讨论,只讨论注水地面系统的效率.2.注水系统的效率及能耗情况油田注水系统由注水泵机组和注水系统管网2部分组成.前者包括注水泵和电动机;后者包括注水站高压阀组,注水干线管网,配水间和单井注水管线等.胜利油田建有离心注水泵站53座,离心式注水泵237台,设计注水能力为102万m/d.通过对2003年胜利油
5、田部分注水泵站抽样调查,掌握了注水系统压力损失和各分系统的效率情况.注水管网系统压力损失情况见表1.注水管网运行效率统计:泵出口与干线效率为95.40%;干线效率为91.78%;配水间控制效率为72.22%;单井注水管效率为96.25%;地面系统总效率为43.02%表1注水管网系统压力损失调查情况石油机械2005年第33卷第5期注水系统效率及能耗分析1.注水电动机效率及能耗油田离心式注水泵站一般均配备6000V高压电动机,功率在1000—2200kW之间.在考虑电动机投产年限及大修频次的前提下,对电动机运行效率,空载损耗,功率因数等指标进行了检测.(1)电动机
6、运行效率是表征电动机性能的一项重要指标,它与电动机的负荷有关.目前油田高压注水电动机的运行效率平均为91.76%,其中效率低于90%的电动机占全部高压注水电动机总数的5.7%.(2)电动机的空载损耗增大,说明电动机自身的有功损耗加大,电动机的技术性能下降.目前油田高压注水电动机的平均空载损耗为43.69kW,其中空载损耗大于50kW的电动机占全部高压注水电动机总数的20.3%.(3)电动机功率因数偏低,说明无功损耗偏大.从电动机运行角度看,无功功率虽不参与做功,但却是建立和维持电动机励磁系统所必需的;然而无功功率不能过大,否则会造成线损增加.目前油田高压注水电
7、动机的平均功率因数为0.852.功率因数低于0.85的电动机占全部高压注水电动机总数的11.3%.2.离心式注水泵站效率及能耗油田所用离心注水泵的排量一般为120—400m/h,注水泵的能耗占系统能耗的22.95%.这部分的能量损失较大是由于注水泵低效运行造成的.例如,DF120一DF160型注水泵理论泵效75%,平均运行效率只有72.2%.从抽样调查情况看,16座注水站中有8座处于低效运行状态,占该型泵运行总数的5O%.DF200一DF250型,DF300一DF400型注水泵平均泵效较理想,运行总体上较合理,是油田注水用的高效主力泵型,但仍有8座泵站明显低于
8、铭牌效率运行,占该型泵运行总数的23.
