泵控泵技術(shù)在海一聯(lián)的應用

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1、泵控泵技術(shù)在海一聯(lián)注水系統(tǒng)的應用摘要：注水開發(fā)油田的注水電耗占原油生產(chǎn)總成本的較大比例，通過對泵站改造方案的比較和泵串聯(lián)特性分析，提出了用增壓泵控制串接大功率注水泵的泵控泵(Pump-Control—Pump)技術(shù)。PCP技術(shù)在海一聯(lián)合站注水系統(tǒng)的應用，解決了注水泵泵效低、泵管壓差大、單耗高等問題，節(jié)能效果明顯，并取得了良好的經(jīng)濟效益。關鍵詞：油田注水；節(jié)能；泵控泵技術(shù)；注水泵站油田注水是我國陸上油田開發(fā)中重要技術(shù)措施之一，它有效地補充了地層的能量，對提高原油采收率，確保油田高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)起到了積極的作

2、用。然而注水系統(tǒng)的耗電量巨大，隨著油田綜合含水率的上升，注水能耗還將急劇上升。在注水地面生產(chǎn)系統(tǒng)能耗中，機泵損失占到了近40%[1]。因此高性能注水設備的自動化及改造總體方案的優(yōu)化對提高注水系統(tǒng)效率具有重大意義。1注水泵運行概況遼河油田海一聯(lián)注水泵站安裝有DF160-150×11型注水泵3臺套，DF140-150×11型注水泵1臺套，其中1#、2#和4#注水泵裝有液力耦合器，正常生產(chǎn)運行三臺機組（表1）。表1注水泵運行狀況注水泵流量m3/h泵壓MPa干線壓力MPa泵效%功率kW單耗kW.h/m3型號

3、1#16412.612.367886.305.40DF160-150×113#12716.912.370881.116.94DF140-150×114#10312.612.367556.645.40DF160-150×112存在問題2.1泵管壓差較大，無功損耗高海一聯(lián)注水泵注水泵日注水量在9456m3/d，設計日注水量11040m3/d，注水泵出口閥門截流嚴重，泵管壓差4.6MPa比較大，造成效率低、電耗能量大，注水生產(chǎn)成本大。造成此情況是由于不同時期油田開發(fā)配注量的調(diào)整，以及洗井、管道破裂等原因，

4、使油層注入壓力和注入量處于變化中，造成注水泵排出量與配注量不匹配。為了適應注水量變化的需求，一般通過人工調(diào)整開泵臺數(shù)或調(diào)節(jié)出口閥門來控制流量，泵機組在節(jié)流狀態(tài)下運行，使得注水泵運行偏離了高效區(qū)，且閥門處又因節(jié)流損失了大量的能量，如果人工調(diào)節(jié)不及時，將影響油田正常注水。2.2注水泵的壓力和流量沒有高效調(diào)節(jié)的手段海一聯(lián)注水泵站1#、2#和4#注水泵的流量調(diào)節(jié)是通過液力耦合器來進行。液力偶合器是一種耗能型的機械調(diào)速裝置，調(diào)速越深（轉(zhuǎn)速越低）損耗越大，特別是恒轉(zhuǎn)矩負載，由于原傳動輸入功率不變，損耗功率將轉(zhuǎn)速

5、損失成比例增大，由于負載轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)速平方率變化，原傳動輸入功率則按轉(zhuǎn)速的平方率降低，損耗功率相對小一些，但輸出功率是按轉(zhuǎn)速的立方率減小，調(diào)速效率仍然很低，一般的調(diào)速效率平均效率在50%左右。3#注水泵通過調(diào)節(jié)注水泵出口閥門開度進行調(diào)節(jié)，在配注量降低的工況下，注水泵閥門調(diào)節(jié)開度可以滿足注水需求，但會造成注水泵管壓差變大，無功損耗加大；在配注量增加時，超過注水泵排量時（注水泵電機不超限的最大排量），閥門全開也不能滿足配注需求。3PCP系統(tǒng)3.1PCP系統(tǒng)原理PCP技術(shù)基于離心泵串聯(lián)和離心泵變頻技術(shù)，該技術(shù)

6、改造的主要原理是對注水泵進行拆級降負荷處理，在保證注水泵滿負荷運行的前提下，用增壓調(diào)節(jié)泵來彌補不足的注水揚程。注水泵其降負荷的多少主要依據(jù)注水干壓力和增壓調(diào)節(jié)泵的揚程變化范圍，即注水干壓減去增壓調(diào)節(jié)泵的揚程（一般取增壓調(diào)節(jié)泵額定揚程的80%）為注水泵拆級后的揚程，其中還要考慮注水泵的單級揚程，盡可能地使注水泵所需揚程為注水泵的單級揚程的倍數(shù)。對注水泵減級降負荷和增壓喂入調(diào)節(jié)泵進行匹配，通過調(diào)節(jié)前端喂入泵的轉(zhuǎn)速，來改變喂入泵的輸出參數(shù)（排量和揚程），使注水泵始終工作在高效區(qū)（注水泵額定排量的±10%）

7、，即注水泵滿負荷運行，再通過增壓調(diào)節(jié)泵進行注水干壓的調(diào)節(jié)，從而達到降低注水單耗的目的[2]。由于注水站注水量是一動態(tài)變化量，在方案設計時一般按額定排量設計，因此在配注量小于注水泵額定排量時，若需要人為限流而且需要憋壓運行時，就會出現(xiàn)泵管壓差。PCP增壓調(diào)節(jié)泵為一寬頻泵，在電機轉(zhuǎn)速變化范圍較大的區(qū)間（25～50HZ）均可運行，而且增壓調(diào)節(jié)泵泵效變化不大。3.2系統(tǒng)基本組成該系統(tǒng)由一臺注水泵和一臺增壓調(diào)節(jié)泵，注水泵驅(qū)動電機，增壓泵驅(qū)動電機及保證運行的潤滑系統(tǒng)，水冷卻系統(tǒng)，供電系統(tǒng)，儀表測控系統(tǒng)，變頻調(diào)速

8、系統(tǒng)，計算機控制系統(tǒng)等組成（圖1）[3]。圖1PCP技術(shù)原理流程3.3節(jié)能原理3.3.1主泵降負荷減級，降低泵管壓差注水站為保證生產(chǎn)，一般主泵配備壓力會稍高，通過閥門不全打開，采用憋壓運行（如果打開就會出現(xiàn)流量加大注水干壓提高，這樣就會出現(xiàn)超注或者超過注水管配壓要求），這樣能源就浪費在閥門上；采用PCP技術(shù)后，主泵進行減級處理，主泵壓力等級降低（建站初期設計時泵的功率一般會有余量），再由增壓調(diào)節(jié)泵來承擔部分壓力和流量的控制，保證系統(tǒng)壓力和流量的滿足，主注水泵出口閥門可