油田注水泵节能降耗技术研究

赵玉杰

（大庆油田第二采油厂第一作业区，黑龙江 大庆 163000）

0 引言

油田注水工作中，注水泵是其中的重要设备之一，油田注水泵中主要的输送介质为污水，根据不同油田的实际需求，注水泵的进出口压力和排水量也是有所差异的。目前油田使用的注水泵通常情况下都为离心泵，离心泵的工作原理是介质通过叶轮旋转产生的离心力进行输送[1]。离心泵在工作之前，需要在吸水管和泵内保障充满介质，然后才能起动电机，水在叶轮高速旋转产生的离心力作用下，被输送到叶轮的外缘，然后通过水泵的压力将水输送到管道中。水在离心力的作用下，水泵叶轮处出现真空的状态，水池中的水在大气压力的作用下又被吸入到泵内，通过叶轮旋转产生的离心力进行流入和流出，达到了输送水的目的[2]。

1 油田注水泵节能降耗技术中存在的问题

1.1 注水泵效率不高

我国目前使用的注水泵一般情况下效率不是很高，注水泵能源的消耗量比较大，产生的原因主要有几下几点：（1）注水管网老化，目前我国油田一些注水站建设的时间比较长，注水设备的磨损比较严重，造成注水泵工作效率比较低。注水管网老化就会严重的影响介质的输送，长时间管网内就会出现结垢、腐蚀的现象，注水泵的工作效率就会越来越低；（2）流量严重的损失，目前的油田注水系统设计上很少安装回流调节系统，由于管线腐蚀造成渗透、甚至由于地理环境等因素影响不能及时发现判别准确漏点等问题，也会造成流量的损失；（3）注水泵的工作参数存在误差，注水泵管压如果出现波动变化，就会造成注水站管网压力不稳定，注水泵的工作负荷增加，泵出口排量降低，随之能耗增加[3]。

1.2 注水泵设备维修和保养不及时

注水系统效率与注水泵工作效率有着直接的影响，想要保障注水泵的工作效率，就要定期的对注水泵进行维修和保养。但是目前的实际情况是大部分的注水站虽然有相关的注水泵维修和保养计划，在长期的使用过程中，必然会产生老化、腐蚀、间隙增大、泄漏等情况，直接影响注水泵的注水系统效率和工作效率，没有起到节能降耗的效果，反而造成能源消耗量的增加，影响油田的经济效益和社会效益。

1.3 注水泵电机匹配问题影响机泵单耗

注水站在初期投产的时候，由于设计参数比较大，机泵额定功率都比较大，随着油田开发的不断深入，注水方案不断地下调，机泵实际功率远远小于设计参数，而这些大设备成本较高，不能随随便便更换，这些历史遗留的问题极大程度地制约了节能降耗的力度。

2 油田注水泵节能降耗技术与应用

2.1 泵控泵（PCP）技术

想要实现油田注水泵的节能降耗，PCP技术是其中的主要措施之一，离心泵的串联和变频技术是PCP技术的基础，注水泵超负荷运行时，应用PCP技术能够增加注水泵的注水压力，降低注水泵的负荷量。通过增压调节泵和注水泵之间的相互作用，实现共同作业。为防止注水泵运行过程中干压过高、流量过大、电机过载的现象发生，一般使用憋压的方式对其进行控制，但是在憋压的过程中阀门是不完全打开的，容易造成流量的白白浪费，因此需要我们使用增压调节泵，有效的解决以上问题，使阀门处于完全打开的情况，利用调节泵有效控制压力和能量的平衡，避免出现浪费的现象[4]。

2.2 变频控制技术

想要保障油田注水泵工作运行过程中压力和能量的平衡，可以使用恒压注水的方式，将变频控制技术应用在油田的注水泵中，将电机和压力传感器有机结合，当压力升高时，电机的转速随着升高，当压力降低时，电机的转速也随着降低，保持两者之间处于平衡的状态。同时我们还要安装报警系统，一旦压力过低或者过高，就要能够停机报警，避免注水泵产生严重的故障。

变频控制技术的应用要结合油田的实际情况，不是简单的压力传感器的应用，必须双向的考虑现场施工环境和实际生产需求，应用到压力传感器设备外，还需要调节器、变频器等辅助设备，通过调节输出电压，保障工作电压的稳定。注水泵的工作运行情况通过传感器能够及时有效的反映出来，传感器的信号最终回到调节器和变频器中，根据传输回的信号，对注水泵进行适当的调节，保障注水泵工作运行的智能化和信息化，同时为了降低工作强度，一般使用远程操作模式。注水泵工作运行中变频控制技术的应用，使其操作流程逐渐的简单化，取消了喂水泵和储水罐两个不必要的环节，优化了工艺流程，避免对注水泵进行频繁的启停工作，实现了注水泵的自动化控制，有效的节约了电能，降低了操作人员的劳动强度，节约了劳动成本。同时注水泵流量和水泵电机转速通过应用变频控制技术能够实现及时的调节，实现了节能降耗的目的。注水泵的工作效率和供水流程得到了提高和完善，延长了注水泵的使用寿命，提高了注水质量，优化了作业流程。

2.3 控制注水泵泵管压差

想要保障注水泵泵口排量，就要对注水泵管压差进行合理的控制，主要有以下措施：首先，减少注水泵叶轮。注水泵的流量和叶轮有着直接的影响，叶轮的直径平方也和扬程、轴功率有着密切的关系，所以减少注水泵叶轮，就能降低轴功率和扬程，达到降低注水泵电能消耗的目的。注水泵叶轮减级还能够起到降低注水泵的管压差的作用，注水泵的减级也并不是盲目的，需要按照一定的要求，拆除最后一级的叶轮，才能起到作用，如果操作不当反而会降低注水泵的工作效率；同时，安装变频调速器。变频调速控制系统与传统的注水泵系统相比较，有着操作简单的优势，能够收集供水管网的信号，然后对收集到的信号进行转换和处理，找到最佳的运行频率。如果供水管网的压力比较低，变频调速器就能通过接收到的信号，对注水泵运行参数进行调节，降低泵管压差。所以变频调速器在注水泵系统中的应用，提高了注水泵的工作效率，达到了节能降耗的目的。

2.4 尽量减小机泵泵件之间的摩擦

尽量减小机泵泵件之间的摩擦来减小机泵的能量损失。首先可以选择应用泵涂膜（氟树脂）技术：涂有氟树脂的机泵泵件表面比抛光后的不锈钢还要光滑20倍，因其不沾水的特性，使水直接从表面滑过，从泵内经过的液体减少了分界层和液体内部的涡流，进而功率消耗大大地降低了、增加了流速，达到注水泵高效运行的目的。其次在机泵润滑油内增加浓缩金属抗磨剂，实现抗磨、减磨、耐热与抗腐蚀的作用。金属抗磨剂能与各种润滑油溶合，具有功效稳定持久、耐高温、高速、高负荷、抑制油品氧化及减少积碳等特性，能够起到减少磨损及摩擦热，减少功率消耗，起到节能的效果。

3 结语

经过以上的研究和分析，注水泵在油田的开发和开采过程中是十分重要的设备，应用的十分频繁，因此想要降低油田开发中的能源消耗，主要措施就是要提高注水泵的工作效率。定期对注水泵进行维修、保养、检查，延长注水泵的使用寿命，提高注水泵的工作效率。同时也要制定注水泵配套设施的节能降耗方案，从整体上实现注水站的节能降耗目标，促进油田的可持续发展。