胡道春 孫冰（大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠）

油田注水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)適應(yīng)性分析

胡道春 孫冰（大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠）

注水系統(tǒng)主要通過降低注水壓力、提高泵效等方式挖掘節(jié)能潛力。通過分析薩南油田注水系統(tǒng)采用的高壓變頻調(diào)速技術(shù)、液體黏性調(diào)速離合器、注水泵涂膜技術(shù)、潤滑油改進(jìn)劑等節(jié)能技術(shù)原理及應(yīng)用情況、節(jié)能效果，對上述技術(shù)的適用場所、存在問題、應(yīng)注意事項(xiàng)等進(jìn)行總結(jié)評(píng)價(jià)，為油田注水系統(tǒng)選擇可行的節(jié)能技術(shù)提供參考。

注水 節(jié)能技術(shù) 適應(yīng)性 高壓變頻 潤滑油改進(jìn)劑

近年來，注水系統(tǒng)主要通過調(diào)整部分注水井壓力，降低系統(tǒng)壓力需求；調(diào)控注水管網(wǎng)，利用注水泵調(diào)控裝置，降低注水站出站壓力；通過提高泵效，進(jìn)一步挖掘節(jié)能潛力。

目前，薩南油田注水系統(tǒng)采用的節(jié)能技術(shù)主要有高壓變頻調(diào)速技術(shù)、液體黏性調(diào)速離合器、注水泵涂膜技術(shù)、潤滑油改進(jìn)劑等。

1 技術(shù)原理

1.1高壓變頻調(diào)速技術(shù)

通過可控硅對輸入電流和電壓導(dǎo)通角的控制來調(diào)節(jié)輸出電源頻率，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)變轉(zhuǎn)速運(yùn)行，從而控制注水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)注水泵流量。當(dāng)該注水系統(tǒng)采用閉環(huán)控制時(shí)，可實(shí)現(xiàn)出口流量和壓力按照生產(chǎn)需要的工況調(diào)節(jié)，泵出口閥門可開至最大，使泵管壓差為零，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。高壓變頻裝置適用于流量不穩(wěn)定、系統(tǒng)變化頻繁且幅度較大的注水系統(tǒng)，能夠滿足聚驅(qū)注水系統(tǒng)不同開發(fā)階段的不同需求，管理簡單，操作方便，節(jié)電效果明顯。

1.2液體黏性調(diào)速離合器

根據(jù)牛頓液體內(nèi)摩擦定律，通過改變主、被動(dòng)摩擦片之間間隙的大小，調(diào)節(jié)負(fù)載扭矩和轉(zhuǎn)速的大小，從而控制注水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)注水泵流量，達(dá)到節(jié)能的目的。液體黏性調(diào)速離合器安裝于高壓電動(dòng)機(jī)和注水泵之間，采用聯(lián)軸器連接。液體黏性調(diào)速離合器能夠根據(jù)流量需求來調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速。該技術(shù)投資低，調(diào)節(jié)流量、壓力范圍相對較大，對電網(wǎng)不產(chǎn)生諧波污染，占地空間大，不可拆卸。

1.3注水泵涂膜技術(shù)

在油田生產(chǎn)過程中，注水泵所輸送的介質(zhì)多為含油污水，污水中含有大量的鈣鎂離子、酸式碳鹽、溶解氧及各類細(xì)菌微生物，礦化度較高、水質(zhì)較差，造成泵腐蝕結(jié)垢。以往為了除垢，每年需酸洗，并且定時(shí)加阻垢劑，這些方法只能暫時(shí)緩解垢的危害。另外，這些化學(xué)藥品的副作用，對泵各部件造成的損害也是不容忽視的，而且還會(huì)對環(huán)境造成污染。通過對運(yùn)行時(shí)間較長的注水泵進(jìn)行涂膜，可使泵表面光滑，起到阻垢、防垢作用，并且能減少泵內(nèi)部機(jī)件的腐蝕與磨損，提高泵效，降低能耗，延長設(shè)備壽命。

1.4注水站添加潤滑油改進(jìn)劑

運(yùn)用摩擦學(xué)聲化原理，利用磨粒作為材料，摩擦面在運(yùn)動(dòng)瞬間所產(chǎn)生的超聲波能量以及摩擦面表面峰凸摩擦所產(chǎn)生的局部高溫，將“共晶滾球”JPLUS-2000E 高效節(jié)能潤滑油改進(jìn)劑中的有機(jī)基團(tuán)JIMTECH 分子激活，捕捉剛磨損下來的金屬微屑并進(jìn)行表面化合，形成內(nèi)以金屬為核、外以有機(jī)物包裹的球體，然后依靠物理電磁吸附力堆積在摩擦面凹凸不平的表面，形成納米級(jí)“共晶滾球膜”，從而變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，變液體潤滑為晶體潤滑，變鋼鋼摩擦為膜膜（球球）摩擦。共晶滾球膜潤滑機(jī)理不僅保護(hù)了油品最大限度的使用壽命，更重要的是保護(hù)系統(tǒng)能在最佳狀態(tài)下發(fā)揮其最大的機(jī)械性能，減少磨損和系統(tǒng)能耗。

2 應(yīng)用效果

1）2003 年 ， 薩 南 油 田 在 某 注 水 站 應(yīng) 用 高 壓 變頻 器1 臺(tái) ， 該 裝 置 自 2003年3月 投 運(yùn) ， 出 站 壓 力 由安 裝 前 的 17MPa 下 降 到 15.5MPa， 頻 率 由 50Hz下降 到 45.2Hz， 注 水 單 耗 由 7.82kWh/m3下 降 到 6.56 kWh/m3， 下 降 了 16% ， 平 均 日 節(jié) 電 1.14 × 104kWh。2004 年 7月 該 區(qū) 塊 增 投 2座 注 入 站 （22口 注入 井）， 注 水 量 由 9600m3/d 上 升 到 11600m3/d， 注水 單 耗 進(jìn) 一 步 下 降 到 6.02kWh/m3， 但 用 電 量 上升 ， 平 均日 節(jié) 電 0.67×104kWh。 高 壓 變 頻 器裝 置投資 367萬元，成本已于2005年收回。另外，該產(chǎn)品還獨(dú)家采用風(fēng)水冷技術(shù)，很好解決了其他同類產(chǎn)品存在的散熱問題；當(dāng)室外溫度 25℃時(shí)，室內(nèi)僅為15℃，且還可通過冷卻水閥門進(jìn)一步調(diào)整。目前薩南油田應(yīng)用的高壓變頻裝置運(yùn)行狀態(tài)良好。

2）2007 年 ， 薩 南 油 田 在 某 注 水 站 安 裝 了 液 體黏 性 調(diào) 速 離 合 器 1臺(tái) ，5月 14日 投 入 運(yùn) 行 。 平 均 日注 清 水 3800m3， 日 節(jié) 清 水 1400m3， 節(jié) 約 水 費(fèi) 0.55萬 元 ； 電 動(dòng) 機(jī) 電 流 降 到 138A， 泵 轉(zhuǎn) 速 降 到2650r/min， 日 耗 電 降 到 3.12 × 104kWh， 下 降 了1.08× 104kWh。 但 由 于 污 水 系 統(tǒng) 每 天 多 注 1400m3污 水 ， 注 水 單 耗 為 6.0kWh/m3， 日 耗 電 0.84× 104kWh； 因 此 ， 系 統(tǒng) 日 節(jié) 電 0.24×104kWh， 節(jié) 約 電 費(fèi)0.13 萬 元 ， 合 計(jì) 日 節(jié) 運(yùn) 行 費(fèi) 用 0.68 萬 元 。

3）2007 年 ， 在 薩 南 油 田 某 注 水 站 對 注 水 泵 涂膜 1臺(tái) ，2007年 11 月 投 運(yùn) 。 與 原 態(tài) 運(yùn) 行 數(shù) 據(jù) 對 比 ，注水單耗下降 0.16kWh/m3，年節(jié)電 25.08× 104kWh。

4）自 2010 年 起 ， 薩 南 油 田 在 注 水 站 稀 油 站 系統(tǒng)添加潤滑油改進(jìn)劑，注水站平均單耗下降0.19kWh/m3， 下 降 率 為 3.22%， 實(shí) 現(xiàn) 年 節(jié) 電 1383 × 104kWh。

3 評(píng)價(jià)及認(rèn)識(shí)

高壓變頻器運(yùn)行狀態(tài)良好，具有注水泵房內(nèi)占地面積小，對環(huán)境要求低；配套設(shè)施少，維護(hù)強(qiáng)度低；自身損耗隨負(fù)載減少而減少；設(shè)備價(jià)格高，一次投入成本大等特點(diǎn)。今后選擇應(yīng)用的場所應(yīng)為負(fù)載率相對較輕且波動(dòng)較大的注水站。

液體黏性調(diào)速離合器一次性投資低，不足高壓變頻器費(fèi)用的一半，但占地空間大，老式注水站泵房內(nèi)通常沒有足夠空間安裝設(shè)備。

注水泵涂膜技術(shù)適用于泵老化、葉輪腐蝕或結(jié)垢較重導(dǎo)致泵效較低的各類泵。實(shí)際應(yīng)用情況表明，該技術(shù)具有一定的節(jié)電效果，但是該技術(shù)對安裝施工要求較高，如安裝施工技術(shù)較差會(huì)導(dǎo)致泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中存在振動(dòng)大、噪音大的問題。另外，注水泵涂膜使用壽命較短，只有3年左右，薩南油田注水泵涂膜大多數(shù)超過3年，應(yīng)根據(jù)情況考慮下一步如何采用該技術(shù)問題。

潤滑油改進(jìn)劑在油田注水站稀油站系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中，具有良好的節(jié)電效果，但當(dāng)注水泵的泵效較高 （78%以上）時(shí)，節(jié)電效果 不明顯。注水泵應(yīng)用潤滑油改進(jìn)劑后，注水站因損耗補(bǔ)加潤滑油時(shí)，應(yīng)同步按3%的比例投加潤滑油改進(jìn)劑，以免影響后續(xù)節(jié)電效果。

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.006.009

2013-03-10）

胡道春，2010年畢業(yè)于吉林大學(xué)，從事油田地面工程 技 術(shù) 管 理 工 作 ，E-mail： hudaochun@petrochina.com.cn， 地 址 ： 黑龍江省大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所，163414。