油田注水工程節(jié)能技術(shù)探究論文
摘要：油田注水技術(shù)具有提高石油采出率和補充地層能量的作用。油田注水技術(shù)受地質(zhì)因素、注水方式等的影響，對于油田儲量較大、低滲透性的延長油田陜北區(qū)塊的開采問題，是一個亟待解決的問題。本文從優(yōu)化注水設(shè)備效率、優(yōu)化注水系統(tǒng)的運行軟件兩個方面出發(fā)研究油田注水工程節(jié)能技術(shù)。
關(guān)鍵詞：節(jié)能技術(shù)；注水工程；低滲透油田；延長油田陜北區(qū)塊
油田注水技術(shù)在油田開采過程中占重要地位，具有提高石油采出率和補充地層能量的作用。油田注水技術(shù)受地質(zhì)因素（如油田滲透性）、注水方式等的影響，延長油田陜北區(qū)塊位于陜西北部，在我國油田儲量位居前列，屬于低滲透性油田，油田開采難度大，如何快速高效的進(jìn)行開采，是一個亟待解決的問題。隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，采用節(jié)能的注水技術(shù)開采低滲透性的延長油田陜北區(qū)塊成為社會廣泛關(guān)注的問題。本文從優(yōu)化注水設(shè)備效率、優(yōu)化注水系統(tǒng)的運行軟件兩個方面出發(fā)研究油田注水工程節(jié)能技術(shù)。
1優(yōu)化注水設(shè)備效率
傳統(tǒng)的油田注水技術(shù)可以通過優(yōu)化注水系統(tǒng)的管網(wǎng)以及整體提高注水系統(tǒng)的注水效率，對于注水系統(tǒng)聯(lián)系不緊密的系統(tǒng)效率較低，具有能耗大、注水管網(wǎng)整體的降壓明顯、單井增壓明顯的缺點[1]。注水泵、變頻器、調(diào)節(jié)閥、注水管網(wǎng)、配水間、注水井等組成注水系統(tǒng)，注水系統(tǒng)的總能耗主要由注水泵、變頻器消耗，因此對于優(yōu)化注水設(shè)備效率主要從注水泵、變頻器、液力偶合器的優(yōu)化三個方面進(jìn)行研究[2]。
1.1優(yōu)化注水泵效率
優(yōu)化注水泵站系統(tǒng)控制節(jié)能技術(shù)能夠提高油田的產(chǎn)出量，對于低滲透性的延長油田陜北區(qū)塊具有重要的意義。據(jù)統(tǒng)計，油田總用電量的33%~56%是注水耗電，而注采系統(tǒng)總能耗的70%~80%由注水站產(chǎn)生。進(jìn)一步說明優(yōu)化注水泵站系統(tǒng)控制節(jié)能技術(shù)在油田開采中的重要[3]。結(jié)合油田實際情況提高注水泵的效率，最重要的就是注水泵的選型。不同地質(zhì)條件下，注水泵的選擇有明顯的差異。對于低滲透性的延長油田陜北區(qū)塊可以選用利于施加較高壓力的柱塞泵，這是因為離心泵在低滲透性的延長油田陜北區(qū)塊漏失量較大、水力性能較差，最終導(dǎo)致離心泵的泵效顯著下降，而柱塞泵對于低滲透性的延長油田陜北區(qū)塊具有很強的靈活性。此外，提高注水泵的效率還要結(jié)合注水泵的排量、轉(zhuǎn)速比，以及注水泵的水力部件等方面進(jìn)行合理選擇，保證注水泵快速、高效的運行。離心注水泵從早期的注水量較小過渡到現(xiàn)在的較大注水量，這些都是基于離心注水泵的排量增大、轉(zhuǎn)速比提高。注水泵的水力部件對于注水泵的性能有著重大的影響，注水泵的水力部件包含泵的'級數(shù)、腐蝕材料、表面光潔度、葉輪以及與導(dǎo)翼等。通過選擇合適的泵級數(shù)、耐腐蝕的材料、新型材料來提高表面光潔度都能大幅度提高注水泵的效率。最后，注水泵的運行效率也是影響注水泵效率的一個重要因素，注水泵的運行效率是指注水泵在運行期間的效率。主要從泵的搭配、泵的排量與實際注水量的匹配等方面來考慮，從而提高注水泵的運行效率，最終達(dá)到優(yōu)化注水泵的效率，減少能量輸出，增加產(chǎn)出的作用。
1.2優(yōu)化變頻器效率
電動機是變頻器運轉(zhuǎn)的重要環(huán)節(jié)，變頻器調(diào)節(jié)電動機和注水泵入口處的增壓泵，使變頻器整體具有電流的雙向可調(diào)性的特點，因此變頻器運轉(zhuǎn)過程中很容易達(dá)到負(fù)荷平衡點，使得整個注水技術(shù)高速有效地進(jìn)行。此外，選用電機要結(jié)合油田和注水泵情況，盡量選用高效節(jié)能型，這樣可以大大提高電機的效率。在污水注入溫度高的條件下應(yīng)選用封閉型的電機，這是由于污水注入的溫度高導(dǎo)致鹽分的蒸發(fā)速率上升，使得空氣具有較強的腐蝕作用[4]。對于變頻器效率的優(yōu)化主要在于生產(chǎn)過程中技術(shù)水平和管理水平，生產(chǎn)充分考慮注水系統(tǒng)的穩(wěn)定性利用變頻器的變頻調(diào)速保證注水壓力恒定，最終達(dá)到高效的機械自動化。機械自動化對于自動化的管理水平有著較高的要求，機械不能完全替代人工，例如，變頻調(diào)速裝置雖然有比較完善的故障檢測和應(yīng)急功能，但是仍然需要人工進(jìn)行輔助，以保證變頻器工作處于恒定負(fù)載狀態(tài)，達(dá)到優(yōu)化變頻器效率的目的。
1.3優(yōu)化液力偶合器效率
在電動機與水泵的間隙中的液力偶合器，是以液體為介質(zhì)具有傳動的功能的裝置，存在著巨大的能量消耗。液力偶合器可以使電動機轉(zhuǎn)速處于恒定狀態(tài)，同時調(diào)節(jié)給水泵的轉(zhuǎn)速，最終起控制大負(fù)載、降低對電網(wǎng)的沖擊的作用。傳遞功率的整體范圍已經(jīng)高達(dá)27000kW，調(diào)速的范圍與精度在與與機泵匹配的條件下，達(dá)到5：1的差量，此外液力偶合器的傳動的品質(zhì)有了跨時代的進(jìn)步[3]。
2優(yōu)化注水系統(tǒng)的運行軟件
優(yōu)化注水設(shè)備效率基于傳統(tǒng)的油田注水技術(shù)的能耗大、注水管網(wǎng)整體的降壓明顯、單井增壓明顯的缺點，從注水泵、變頻器、液力偶合器的優(yōu)化三個方面進(jìn)行研究。優(yōu)化注水系統(tǒng)的運行軟件也是優(yōu)化注水技術(shù)的一個重要環(huán)節(jié)[3]。注水系統(tǒng)的運行軟件是基于注水系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)形成的適宜于油田的運行軟件。注水系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要包括以下兩點[3]：（1）管網(wǎng)的靜態(tài)數(shù)據(jù)。①站、閥池、配水間、注水單井的GPS坐標(biāo)；②管線的長度、管徑、壁厚；③注水泵的銘牌參數(shù)。（2）注水泵測試數(shù)據(jù)。為了保證注水系統(tǒng)運行軟件的后期投入，往往需要基于這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬。以低滲透性的延長油田陜北區(qū)塊為例，需要對延長油田陜北區(qū)塊的每臺注水泵進(jìn)行監(jiān)測，其中每臺注水泵按照規(guī)范要求至少應(yīng)該有6個異同的流量檢測點，檢測的內(nèi)容包括電網(wǎng)的輸入功、電動機的效率、注水泵的輸出壓力、注水泵的效率。最后利用注水系統(tǒng)運行軟件得到運行期間內(nèi)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)站內(nèi)單泵耗電量、泵出口水量、泵出口壓力、匯管壓力，以及站外注水井中單井注入量、注入壓力以及分水器上的壓力。低滲透性的延長油田陜北區(qū)塊的油田注水系統(tǒng)也存在或多或少的問題，利用注水系統(tǒng)的運行軟件對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，可以達(dá)到實時對比的作用，通過模擬值與實測值的差異，來指導(dǎo)油田開采工作，達(dá)到提高采出效率，增大油田采出量。
3結(jié)語與建議
油田注水技術(shù)受地質(zhì)因素（如油田滲透性）、注水方式等的影響，對于油田儲量較大、低滲透性的延長油田陜北區(qū)塊的開采問題，是一個亟待解決的問題。本文從優(yōu)化注水設(shè)備效率、優(yōu)化注水系統(tǒng)的運行軟件兩個方面出發(fā)研究油田注水工程節(jié)能技術(shù)。我們可以結(jié)合油田實際情況，從注水泵的選型、注水泵的排量、轉(zhuǎn)速比、注水泵的水力部件、變頻器的變頻調(diào)速，以及合理選擇注水系統(tǒng)的運行軟件等方面進(jìn)行合理選擇，保證注水泵快速、高效的運行。
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