油田注水泵节能降耗技术研究

油田注水泵节能降耗技术研究

郭亮

中国石油天然气股份有限公司吐哈油田分公司技术监测中心节能与设备状态监测站 新疆吐鲁番市 838000

摘要：近年来，我国的油田开采越来越多，油田注水泵的应用也越来越广泛。本文基于油田注水泵应用现状，分析了当前油田注水泵使用过程中存在的问题，并提出了一系列节能降耗应用措施，通过科学合理的应用这些节能降耗措施，有助于显著降低注水泵能耗，为企业创造更多经济效益。

关键词：注水泵；问题；节能降耗；措施

引言

油田注水泵是进行油田注水的重要设备，在石油开采的过程中，不断将油田污水排出，其具体类型主要根据污水排量或进出口压力分类。当前用于石油开采过程中的注水泵多为离心泵，是辅以叶轮旋转产生的离心力进行作业的，离心泵启动后，会带动准备阶段储存在泵壳和吸管内的水高速旋转运动，水经叶轮外缘、蜗形泵壳流入压力水管，水被甩出后成真空形态的水泵叶轮中心，便会不断涌进吸水池中的水，叶轮不断运行，水流便会不断进入和流出，最终发挥注水泵输送水的作用。

1常规工艺流程的优点

通过供水泵可以使污水罐保持一定的液位，注水站有一定量的水量储备，注水泵由喂水泵供水，供水压力大，供水量充足，注水泵受供水泵的影响较小。污水罐储存的水量可以在供水泵停运时起到补充水量的作用，短时间内不会影响到注水泵的运行。注水泵的高、低压回流管线连接在污水罐上，在注水泵需要进行维修时可以打开回流闸门进行泄压，高压水返回到污水罐内可确保安全维修。喂水泵作为注水泵的供水设备，提供所有注水泵进口所需压力和水量，能够保证注水泵吸液充足和排量平稳。

2油田注水泵使用现状及存在问题

油田注水泵的电动机具有较大的功率，导致操作过程中出现较大的能耗问题，而作为开采石油的关键设备，其不具备较高的效率，这也耗能较高的主要原因，而导致该问题产生的原因主要有：第一，油田注水站的建立时间较长，设备出现严重的磨损及老化，对其运行产生了严重的阻碍；第二，注水系统不具备完善的回流调节设备，存在着一定的流失量；第三，注水泵不具备有效的参数，管网的压力变化对其有着较大的影响，水泵的负荷量及水的排量分别呈现增加和降低的趋势，导致电量的损耗较为严重。此外，有关部门未关注注水泵的状态，没有进行有效的保养，这也是最普遍的问题之一。

3油田注水泵节能降耗技术与应用

3.1泵控泵（PCP）技术

PCP系统是以增加调节泵的形式实现油田注水泵节能降耗的，建立PCP的基础在于离心泵的串联和变频技术，当其应用于注水泵的满负荷运行中时，可以增加注水泵的原有注水压头，不断降低注水泵的负荷量。注水泵与增压调节泵之间是相辅相成的关系，最终共同完成同一作业过程。注水泵原有工作过程中，以憋压的方式控制干压、流量和电机的过高、过大、过载问题，具体操作是控制相关阀门不完全打开，最终导致处于憋压状态的流量白白浪费，而使用增压调节泵，可完全避免这一现象，阀门处于完全打开状态，调节泵从中平衡压力和能量，规避流量浪费的风险。

3.2调节注水泵运行参数

注水泵的关键作用是在油层注入相应的介质，促使油层的压力不断提升，从而实现去油的目的，以确保石油的顺利开采。因此，为了满足长时间注水的需求，同时减少电能的损耗，首先应当将注水泵进行有效的调试，使其具有最优的运行模式及参数，促使注水泵的运行具备安全性及经济性。因此，在注水的过程中，工作人员应当充分掌握注水泵的性能及相关参数，可以熟练操作注水泵。通过对其运行模式及参数进行调节，促使其运行参数维持较好的区域内，确保注水泵运行的稳定性，从而使注水泵的能耗得到降低。

3.3风冷式散热器代替水冷式冷却器

考虑到列管式冷却器穿孔不易及时发现以及胀管密封的工艺不可靠，所以使用风冷散热器代替原水冷式冷却器，具体选择方式如下：在注水泵满负荷的情况下，启用水冷器的情况下，油箱油温是40℃，冷却后的油温25℃；停用水冷冷却器时，油箱油温约45℃，轴承箱温度在正常范围，低于完工文件报警值。稀油站的循环油泵的流量是25L/min，润滑油发热功率可视为水冷冷却器的冷却功率通过厂家提供的风冷散热器性能曲线表，选择OK-EL8S型风冷散热器。该散热器由翅片式散热器、冷却风扇、支架等部件构成。

3.4控制注水泵泵管压差

对注水泵的管压差加以控制，能够确保泵口的排量维持有效的范围，其具体操作有以下三点：第一，减少叶轮。在注水泵中叶轮与流量呈现正向关，而其直径的平方与扬程、轴功率呈现正比关系，因此，降低叶轮，可以有效的减少扬程和轴功率，从而使管压差及能耗极大降低，使运行效率不断提升。第二，将叶轮加以减级。其减级与减少是相互适应的，该措施也可以有效降低管压差，但值得关注的是，在实施减级的过程中，应当将最后一级的叶轮清除，这样才可以起到效果，反之就会导致注水泵的工作效率不断降低。第三，配置变频调速器。与注水泵的系统相比，该控制体系具有较简单的操作。其关键是收集供水管网的信息，并将信息利用变频调速系统进行转换和处理，从而得出与运行相符合的频率；在供水管网的压力较低时，该仪器可以对压力值进行有效的调整，从而对注水泵的相关参数进行调整，使管压差得以降低。同时，若变频器产生问题，其系统也会迅速做出报警，以要求工作人员及时做出处理。因此，运用该仪器可以极大提升注水泵及注水系统的效率，从而实现降低能耗的目的。

3.5变频控制技术

变频控制并不只是压力传感器的简单使用，其设计要以油田的实际情况为基础，生产要求和现场作业情况必须双向考虑，除压力传感器外，还应用到变频器和调节器技术，工作电压通过输出电压的调节实现稳定性。传感器的使用是为了及时有效地传输和反馈注水泵的运行情况，变频器和调节器是接受反馈情况的终端，根据具体运行情况进行自我调节，使注水泵的工作过程更具信息化和智能化，为增加工作的便利化，控制柜多采用远程操作装备。变频控制技术下实现了注水泵流程的简化，将储水罐和喂水泵两个环节取消，工艺流程的减少，能够有效避免水源井的反复启动和停止，使注水泵供水更具自动化，在节约电能的基础上，降低了工作人员的劳动成本和劳动强度。除此之外，变频调速技术和控制系统，能够有效调节流量和水泵电动机转速。前者从根本上解决了油田注水泵耗能高的情况，流量的调节，应用变频调速技术改变的电动机转速来实现，使用电设备的耗损量、电能的使用量、操作人员的劳动强度得到明显降低，不仅提高和完善了注水泵的工作效率和供水流程，还能有效延长相关设备的使用寿命；后者则能够大幅提高注水质量，简化作业难度，如图一。

图一

结语

综上所述，开采石油所运用到一个关键设备就是油田注水泵，该设备的运行效率对石油的开采效率有着直接的影响，但由于受到自身及周围环境的影响，该设备普遍存在效率低下、耗能较大的问题，若要充分发挥注水泵的作用，同时提升开采率，应当不断改善技术以降低能耗，例如变频控制、PCP技术等都是其改善和发展的方向，只有将油田注水泵的节能技术不断改善，才能确保其工作效率，从而不断提升石油开采效率，确保石油行业持续良好发展。

参考文献

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