崔明（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

隨著大慶油田進入中高含水開發(fā)期，注水量逐年增加，系統(tǒng)輸出壓力逐年升高，注水耗電量也大幅度上升。目前，注水用電量約占整個油田總用電量的40%。在實際生產(chǎn)中，由于注水系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，使得泵站壓力經(jīng)常發(fā)生變化，當壓力超過或低于規(guī)定值時，只能靠人為的啟停泵或打回流來調(diào)節(jié)壓力，不是欠注就是超注， 很難達到要求。因此，長期以來，泵站經(jīng)常處在超壓或欠壓狀況下運行，不但不能夠經(jīng)濟運行，而且增加了工人的工作量，調(diào)節(jié)不及時還會造成管網(wǎng)壓力過高或過低，流量過大或過小，影響生產(chǎn)及設備的安全運行。

第七采油廠P-Ⅰ聯(lián)合站注水崗是1988年正式投產(chǎn)的，擔負著第一油礦的注水的生產(chǎn)任務，設計日注水液量6500m3。為了實現(xiàn)節(jié)能降耗，廠于2011年6月對1號注水泵進行了變頻改造，實現(xiàn)前置變頻系統(tǒng)控制，使泵的耗電量從每天4.5×104kW h降到2.2×104kW h，節(jié)約了大量的能源，達到節(jié)能降耗的目的，但運行一段時間后，由于各方面原因達不到預期效果，于2013年6月拆除恢復原來運行狀態(tài)。

1 變頻裝置系統(tǒng)改造前后的效果分析

1.1 未使用前置變頻系統(tǒng)前注水泵存在的問題

在油田生產(chǎn)上，由于各種因素的影響注水量的波動，引起注水系統(tǒng)運行工況的變化，因不能及時調(diào)整相應生產(chǎn)參數(shù)，以致于注水泵運行過程中的流量出現(xiàn)相對過大或過小的現(xiàn)象，耗費了大量的電能，對機泵也造成很大的損害。

1.1.1 注水泵運行過程中的流量調(diào)解

未安裝前置變頻裝置系統(tǒng)時，當注水液量突然增加，就需要手動開大注水泵出口閥門調(diào)解注水量，調(diào)解不及時就會造成管壓降低，注水泵開到最大流量，超負荷運轉(zhuǎn)，損害了設備，影響油田正常注水。

1.1.2 注水泵運行過程中的壓力調(diào)解

注水泵泵壓和管壓是隨著注水量的變化而變化的，注水泵運行中最高壓力15.9 M Pa，最低壓力13.9 M Pa，注水量少壓力就高，反之則壓力就降低，有時為了提高注水壓力就要控制注水泵的流量，這樣注水流量又得不到保證，所以生產(chǎn)實際中很多時候是注水泵流量開到最大，由注水間根據(jù)注水井的需要自行調(diào)節(jié)。長期如此運行增加注水泵的磨損，降低注水泵的使用壽命。

1.1.3 注水泵耗電量大，增加了原油生產(chǎn)的成本

由于注水泵長期處于超負荷運轉(zhuǎn)，注水耗電量自然很大，設備生產(chǎn)參數(shù)得不到合理的調(diào)節(jié)，浪費了大量的電能，增加了原油生產(chǎn)的成本，見表1。

表1 改造前系統(tǒng)能耗情況

由表1可以得出，改造前每月耗電量平均為1 320728.17kW ，平均注水單耗5.85 kW h/m3，耗電量比較大。

1.2 使用前置變頻系統(tǒng)后的效果分析

在保證油田配注要求的前提下，結合生產(chǎn)實際，對P-Ⅰ聯(lián)合站注水站1#注水泵進行優(yōu)化減級并應用加裝前置泵變頻技術，使其能耗降到最低，達到節(jié)能降耗的目的。經(jīng)過一段時間的運行，發(fā)現(xiàn)前置變頻系統(tǒng)裝置存在很多問題，雖然達到了節(jié)能降耗的目的，但影響了正常生產(chǎn)。

1.3 前置變頻系統(tǒng)控制的增壓泵流量滿足不了注水泵的需要

減級的1#注水泵的型號為：D 300-150×10A 、流量為300m3/h、功率2240kW 、揚程1580m，經(jīng)過減級后只是揚程發(fā)生了變化，流量不變，所選用的增壓泵型號為PCP-T-B C、流量為300m3/h、功率200kW 、揚程150m，兩臺泵的流量相同，在實際生產(chǎn)運行中，機泵不可能超負荷運行，由于前置增壓泵采用變頻控制系統(tǒng)，當頻率為最高50H z時輸出的流量還能滿足注水泵的工作需要，當頻率低于45 H z以下時，輸出的流量就無法滿足注水泵的工作需要了。

1.4 前置增壓泵變頻控制系統(tǒng)有效功率損耗過大

前值增壓泵在運行過程中，當流量達到300m3/h時，泵壓和效率還能達到正常值，當流量低于這個值的時候，流量減少、泵壓下降，根據(jù)前值增壓泵在運行過程中的各項參數(shù)和特性曲線可以看出，前置增壓泵變頻控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的有效功率損耗過大，機泵達不到最佳工況點。

1.5 前置變頻系統(tǒng)保護裝置保護過于頻繁

在生產(chǎn)中為了更好的保護設備，防止突發(fā)事故造成設備損壞，每臺運行機泵都裝有自動保護裝置，前置變頻系統(tǒng)也同樣裝有保護裝置，由于用于高壓注水系統(tǒng)生產(chǎn)的時間短以及選用的變頻系統(tǒng)和注水泵不匹配，保護裝置參數(shù)設置不合理，運行中出現(xiàn)些波動，保護裝置就會自動停泵，并且頻率過于頻繁，增加了操作人員的啟泵次數(shù)和勞動強度。

1.6 改造初期節(jié)能效果較好，后期節(jié)能效果較差

改造后系統(tǒng)耗能情況見表2。

從表2可以得出，前置增壓變頻控制系統(tǒng)剛運行時，是有一定的節(jié)能降耗作用的，每日平均耗電量為36 000 kW h，平均注水單耗為5.38kW h/m3，相比改造前系統(tǒng)耗能情況，注水單耗減少了0.47 kW h/m3，節(jié)電率為8%。

表2 改造后系統(tǒng)耗能情況

前置增壓泵變頻系統(tǒng)運行到后期，由于增壓泵超負荷運行，機泵出現(xiàn)了各種問題如泵軸斷裂、機械密封漏失嚴重等，都嚴重影響了注水泵的運行，達不到節(jié)能要求，注水耗電量也就恢復到原先的45 000 kW h/d左右，注水單耗為6.0 kW h/m3左右，達不到節(jié)能降耗的目的。

2 實現(xiàn)高壓注水泵變頻控制的方法

目前，大慶油田注水系統(tǒng)都是采用前置增壓泵變頻控制系統(tǒng)裝置，注水泵進行優(yōu)化減一級，與前置增壓泵變頻控制系統(tǒng)配合，使注水泵的進口壓力達到0.8M Pa左右，達到平衡注水泵壓力的目的，在選用前置泵時，要根據(jù)生產(chǎn)實際情況使之與注水泵各項參數(shù)相匹配，同時在選擇前置增壓泵流量上要比注水泵的流量大100m3/h，這樣當變頻器處于45 H z以下生產(chǎn)調(diào)解時，增壓泵同樣能達到注水泵流量的需求，實現(xiàn)變頻調(diào)速，減少了設備的損壞，延長了設備的使用壽命，大慶油田第四采油廠四礦杏21注水站已經(jīng)采取了這種措施，并且運行后節(jié)能效果比較好。

3 結論

綜合上述的各項數(shù)據(jù)和設備的優(yōu)越性看出，注水泵安裝前置增壓泵變頻控制系統(tǒng)節(jié)能空間還是很大的。當注水泵的各項參數(shù)與前置增壓泵變頻控制系統(tǒng)相匹配后，至少節(jié)約電量15 000kW h/d，年節(jié)約電費684.375萬元，延長了泵的使用壽命，機泵的維修費用每年也可節(jié)約20萬元以上，實現(xiàn)了一次性投入長期收益，達到了節(jié)能降耗的目的，同時也減輕了員工的勞動強度。