胡道春 孙冰（大庆油田有限责任公司第二采油厂）

油田注水系统节能技术适应性分析

胡道春 孙冰（大庆油田有限责任公司第二采油厂）

注水系统主要通过降低注水压力、提高泵效等方式挖掘节能潜力。通过分析萨南油田注水系统采用的高压变频调速技术、液体黏性调速离合器、注水泵涂膜技术、润滑油改进剂等节能技术原理及应用情况、节能效果，对上述技术的适用场所、存在问题、应注意事项等进行总结评价，为油田注水系统选择可行的节能技术提供参考。

注水 节能技术 适应性 高压变频 润滑油改进剂

近年来，注水系统主要通过调整部分注水井压力，降低系统压力需求；调控注水管网，利用注水泵调控装置，降低注水站出站压力；通过提高泵效，进一步挖掘节能潜力。

目前，萨南油田注水系统采用的节能技术主要有高压变频调速技术、液体黏性调速离合器、注水泵涂膜技术、润滑油改进剂等。

1 技术原理

1.1高压变频调速技术

通过可控硅对输入电流和电压导通角的控制来调节输出电源频率，实现电动机变转速运行，从而控制注水泵转速，调节注水泵流量。当该注水系统采用闭环控制时，可实现出口流量和压力按照生产需要的工况调节，泵出口阀门可开至最大，使泵管压差为零，实现节能的目的。高压变频装置适用于流量不稳定、系统变化频繁且幅度较大的注水系统，能够满足聚驱注水系统不同开发阶段的不同需求，管理简单，操作方便，节电效果明显。

1.2液体黏性调速离合器

根据牛顿液体内摩擦定律，通过改变主、被动摩擦片之间间隙的大小，调节负载扭矩和转速的大小，从而控制注水泵转速，调节注水泵流量，达到节能的目的。液体黏性调速离合器安装于高压电动机和注水泵之间，采用联轴器连接。液体黏性调速离合器能够根据流量需求来调整水泵转速。该技术投资低，调节流量、压力范围相对较大，对电网不产生谐波污染，占地空间大，不可拆卸。

1.3注水泵涂膜技术

在油田生产过程中，注水泵所输送的介质多为含油污水，污水中含有大量的钙镁离子、酸式碳盐、溶解氧及各类细菌微生物，矿化度较高、水质较差，造成泵腐蚀结垢。以往为了除垢，每年需酸洗，并且定时加阻垢剂，这些方法只能暂时缓解垢的危害。另外，这些化学药品的副作用，对泵各部件造成的损害也是不容忽视的，而且还会对环境造成污染。通过对运行时间较长的注水泵进行涂膜，可使泵表面光滑，起到阻垢、防垢作用，并且能减少泵内部机件的腐蚀与磨损，提高泵效，降低能耗，延长设备寿命。

1.4注水站添加润滑油改进剂

运用摩擦学声化原理，利用磨粒作为材料，摩擦面在运动瞬间所产生的超声波能量以及摩擦面表面峰凸摩擦所产生的局部高温，将“共晶滚球”JPLUS-2000E 高效节能润滑油改进剂中的有机基团JIMTECH 分子激活，捕捉刚磨损下来的金属微屑并进行表面化合，形成内以金属为核、外以有机物包裹的球体，然后依靠物理电磁吸附力堆积在摩擦面凹凸不平的表面，形成纳米级“共晶滚球膜”，从而变滑动摩擦为滚动摩擦，变液体润滑为晶体润滑，变钢钢摩擦为膜膜（球球）摩擦。共晶滚球膜润滑机理不仅保护了油品最大限度的使用寿命，更重要的是保护系统能在最佳状态下发挥其最大的机械性能，减少磨损和系统能耗。

2 应用效果

1）2003 年 ， 萨 南 油 田 在 某 注 水 站 应 用 高 压 变频 器1 台 ， 该 装 置 自 2003年3月 投 运 ， 出 站 压 力 由安 装 前 的 17MPa 下 降 到 15.5MPa， 频 率 由 50Hz下降 到 45.2Hz， 注 水 单 耗 由 7.82kWh/m3下 降 到 6.56 kWh/m3， 下 降 了 16% ， 平 均 日 节 电 1.14 × 104kWh。2004 年 7月 该 区 块 增 投 2座 注 入 站 （22口 注入 井）， 注 水 量 由 9600m3/d 上 升 到 11600m3/d， 注水 单 耗 进 一 步 下 降 到 6.02kWh/m3， 但 用 电 量 上升 ， 平 均日 节 电 0.67×104kWh。 高 压 变 频 器装 置投资 367万元，成本已于2005年收回。另外，该产品还独家采用风水冷技术，很好解决了其他同类产品存在的散热问题；当室外温度 25℃时，室内仅为15℃，且还可通过冷却水阀门进一步调整。目前萨南油田应用的高压变频装置运行状态良好。

2）2007 年 ， 萨 南 油 田 在 某 注 水 站 安 装 了 液 体黏 性 调 速 离 合 器 1台 ，5月 14日 投 入 运 行 。 平 均 日注 清 水 3800m3， 日 节 清 水 1400m3， 节 约 水 费 0.55万 元 ； 电 动 机 电 流 降 到 138A， 泵 转 速 降 到2650r/min， 日 耗 电 降 到 3.12 × 104kWh， 下 降 了1.08× 104kWh。 但 由 于 污 水 系 统 每 天 多 注 1400m3污 水 ， 注 水 单 耗 为 6.0kWh/m3， 日 耗 电 0.84× 104kWh； 因 此 ， 系 统 日 节 电 0.24×104kWh， 节 约 电 费0.13 万 元 ， 合 计 日 节 运 行 费 用 0.68 万 元 。

3）2007 年 ， 在 萨 南 油 田 某 注 水 站 对 注 水 泵 涂膜 1台 ，2007年 11 月 投 运 。 与 原 态 运 行 数 据 对 比 ，注水单耗下降 0.16kWh/m3，年节电 25.08× 104kWh。

4）自 2010 年 起 ， 萨 南 油 田 在 注 水 站 稀 油 站 系统添加润滑油改进剂，注水站平均单耗下降0.19kWh/m3， 下 降 率 为 3.22%， 实 现 年 节 电 1383 × 104kWh。

3 评价及认识

高压变频器运行状态良好，具有注水泵房内占地面积小，对环境要求低；配套设施少，维护强度低；自身损耗随负载减少而减少；设备价格高，一次投入成本大等特点。今后选择应用的场所应为负载率相对较轻且波动较大的注水站。

液体黏性调速离合器一次性投资低，不足高压变频器费用的一半，但占地空间大，老式注水站泵房内通常没有足够空间安装设备。

注水泵涂膜技术适用于泵老化、叶轮腐蚀或结垢较重导致泵效较低的各类泵。实际应用情况表明，该技术具有一定的节电效果，但是该技术对安装施工要求较高，如安装施工技术较差会导致泵在运转过程中存在振动大、噪音大的问题。另外，注水泵涂膜使用寿命较短，只有3年左右，萨南油田注水泵涂膜大多数超过3年，应根据情况考虑下一步如何采用该技术问题。

润滑油改进剂在油田注水站稀油站系统实际应用中，具有良好的节电效果，但当注水泵的泵效较高 （78%以上）时，节电效果 不明显。注水泵应用润滑油改进剂后，注水站因损耗补加润滑油时，应同步按3%的比例投加润滑油改进剂，以免影响后续节电效果。

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.006.009

2013-03-10）

胡道春，2010年毕业于吉林大学，从事油田地面工程 技 术 管 理 工 作 ，E-mail： hudaochun@petrochina.com.cn， 地 址 ： 黑龙江省大庆油田有限责任公司第二采油厂规划设计研究所，163414。