北东块三元复合驱注入站节能降耗潜力研究

2016-10-25王梓任大庆油田有限责任公司第六采油厂

石油石化节能 2016年9期

王梓任　（大庆油田有限责任公司第六采油厂）

北东块三元复合驱注入站节能降耗潜力研究

王梓任（大庆油田有限责任公司第六采油厂）

随着喇嘛甸油田主力油层聚驱技术的全面推广，三次采油的对象集中到二类油层。三元复合驱自开展试验以来，结合生产实际坚持“生产与节约并举，节能与降耗共抓”的方针，从电力和地面工艺两方面入手，通过给注入泵加装变频器、调整电伴热及搅拌器启动周期、改装橇装阀组工艺、封存不使用仪表、改进取样阀和清洗井口过滤器6种手段，经过1年的现场实践，大大降低了全站耗电，节约了设备、仪表的检定、更换费用，取得了明显的节能效果。

电能；地面工艺；节能降耗

1　电能节能

三元注入站承担着现场试验45口试验井三元体系的注入工作，该站2007年12月新建后投产，有聚合物储罐1座，碱液储罐2座，表活剂储罐2座，表活剂稀释罐2座，500 m3水罐2座，500 m3缓冲罐1座，49台注入泵，4台三柱塞注水泵，目前在用各种耗电设备100余台，担负着三元配制调试、计量注入等三元复合驱油试验任务，自开展试验以来，三元注入站耗电量350×104kWh左右，日耗电近1×104kWh。

1.1耗电状况分析

1.1.1注入系统

三元注入站的注入系统主要包括进入污水的曝氧处理、三柱塞注水泵升压、表活剂溶液的稀释及三元液橇装注入装置部分，整体注入系统共包括57台泵，其中49套三元注入装置（其中有4套备用装置），4台三柱塞注水泵，2台曝氧泵，2台表活剂稀释泵。若该站57套台泵每年运行时率按95%计算，年耗电量为311.15×104kWh。

1.1.2站内采暖系统

三元注入站采暖系统共有2座锅炉，配套的用电设备有升水泵1台，软水补水泵2台（运1备1），循环水泵2台（运1备1）。其中循环水泵在每年采暖期（每年10月至次年5月）连续运转，升压补水泵每天启4～5次，每次时间控制在10 min左右。按采暖期6个月计算，三元注入站采暖系统需消耗电量3.2×104kWh。

1.1.3各类储罐的保温系统及搅拌系统

三元注入站现有各类储罐7座，除3座污水缓冲罐无需电热保温外，2座表活剂储罐、2座碱液储罐、1座聚合物母液储罐均采取了电热带伴热保温。同时为了确保表活剂具有较好的流动性，便于现场输送注入，在其储罐上均安装了搅拌装置，且搅拌装置常年连续启用，搅拌器功率为15 kW，因此1年消耗相当一部分电量。根据实际运行状况计算，各类储罐的保温系统及搅拌系统耗电量在47.17×104kWh。

1.1.4其他耗电情况

三元注入站其他方面耗电包括表活剂及碱液卸车装置、排污系统、照明系统及相关相电用设备，耗电量在3.7×104kWh。综上述分析，三元注入站在正常运转情况下，注入时率在95%以上，全站年耗电量可达365.22×104kWh。综合分析三元注入站耗电量主要集中在注入系统及各储罐保温系统和表活剂原液罐搅拌装置上，这2部分耗电量占全站电量的98.1%。

1.2节电措施及效果

1.2.1电动机实现变频器控制

三元注入站目前共有185 kW注水电动机4台（运2备2），对4台注水泵电动机全部加装了变频器，使电动机运行频率始终保持在36～40 Hz范围内，降低了运行电流，全年共节电24.3×104kWh。

1.2.2及时调整储罐伴热系统

三元注入站共有冬季伴热储罐5座，总功率85 kWh。通过研究强碱溶液、聚合物溶液在冬季生产过程中的冻结规律，根据气温变化情况及时调整是否伴热，达到减少电量消耗的目的。通过现场摸索发现，进入春季，气温逐渐升高，根据气温的变化，采取了“二、四、六、八”的调整方法。第1阶段：当白天室外环境温度在-20～-25℃，每天11:00—14:00期间将储罐伴热停运2 h，晚上由于气温较低，伴热系统继续启用；第2阶段：当白天室外温度在-15～-20℃，每天10:00—14:00期间将储罐伴热停运4 h，其他时间伴热继续启用；第3阶段：当白天室外温度在-10～-15℃，每天9：00～15:00点期间将储罐伴热停运6 h；第4个阶段：当白天室外温度在-5～-10℃，每天8:00—16:00期间将储罐伴热停运8 h。三元注入站储罐伴热系统采取这种结合温度变化，阶段性启停电伴热的方法，年节电量3.78×104kWh。

1.2.3调整表活剂搅拌器的启运周期

三元注入站目前共有表活剂原液储罐2座，安装配套15 kW电动机2台，由于表活剂溶液黏度大，凝固点低，一旦凝固堵塞管线，会给生产带来较大的影响。目前三元注入站表活剂搅拌器为常年运行，年耗电5.91×104kWh。通过与表活剂厂家合作，确定表活剂原液的凝固规律（图1），表活剂黏度在200 mPa·s时具有较好的流动性，针对这一特点，在室内进行了表活剂温度与黏度的关系研究，经过实验表明当温度超过20℃，流体黏度可以保持200 mPa.s以上，从而不影响表活剂的正常流动［1］。采取间歇运行等手段，通过调节搅拌器的启停周期，最大限度地减少搅拌器的运行时间。

图1　表活剂黏度随温度变化曲线

结合现场与室外温度变化，有以下具体调整方法：当室外温度上升到20℃左右时，采取白天停晚上启方法（早6点启，晚6点停）；当室外温度达到25℃以上，采取停2运1的方法（停2 d运1 d），主要是避免表活剂搅拌器停运时间长，产生凝固造成堵塞管线情况的发生；当气温下降后，当温度下降至20℃左右时，仍采取白天停晚上启方法；进入冬季后连续运转。采取此项措施后，即能确保表活剂溶液的正常注入，又能有效地节约耗电。

2　地面工艺节能

三元注入站地面工艺系统较复杂，设备及仪表设备较多，投资及维护费用也较大。因此从地面工艺系统方面着手，提出一些切实可行的措施，可达到降本增效的目的。

2.1橇装阀组泵进口软管

三元注入站有49套橇装装置注入确保45口井注入工作，该装置聚合物母液及碱液泵的进口管线均为软管连接直接进液方式，装置在正常运行时母液泵和碱泵同时工作时，震动较大，软管随着震动来回摆动，经常会出现软管刺或漏的现象，严重时会造成软管脱落，导致跑液现象，造成一定的经济损失，也给生产管理带来较大影响，同时也影响了注入井注入效率。

分析表明，泵进口软管脱落的主要原因是软管与泵进口短接用卡子固定，由于泵的震动，卡子松动所致。为解决这难题，改变软管与泵进口短接的连接方式，由原来的卡子固定式连接改革为法兰式连接方式。经过现场多次反复试验，新型软管寿命已超过12个月，未出现渗漏、脱落及跑液现象，保证了三元液的连续注入。

站内所有橇装软管全部更换后再未出现过由于软管漏或脱落给生产带来的影响，可以满足现场生产要求，同时还具有较高的经济效益，若1个法兰式软管按900元计算。1口井半年少更换软管15个，单井节约软管费用0.76万元，49个橇装采用此软管，1年可节省软管费用37.24万元，少浪费聚合物5万元［2］。

2.2现场仪表方面的节能挖潜

三元注入站由于注入工艺复杂，因此现场安装与应用的仪表较多，全站共有各类仪表1214块，占全队仪表的74.8%，每年仪表维护工作量大，检定费用高，具有一定的节能挖潜空间。自投产以来，由于现场注入方面的要求，表活剂低压稀释流程及橇装表活剂泵一直停用，因此将这些仪表及时采取了封存措施，共封存仪表149块，节约年检定费用1.35万元。

2.3注入井单井取样阀

三元单井取样周期为1个月2次，取样时，井口取样阀与取样器相连，取样阀内有2个橡胶圈，由于该站单井注的是含碱浓度1.2%三元液，具有较强的腐蚀性，因此经常出现由于橡胶圈腐蚀，取样器出现渗漏现象，给取样及注入井的日常管理工作带来很大影响。为了确保生产将整个取样阀换掉，1口井1年需更换2次取样阀，更换掉的取样阀整体不再利用，45口井1年下来需更换90个取样阀，造成很大的浪费，同时也影响了生产。本着减少浪费、节约成本的原则，对取样阀进行拆解，仅将原来腐蚀的旧橡胶圈换掉，原取样阀的钢体部分可以重复利用，橡胶圈价格低，大大降低了取样阀的成本，重新组装，达到节约成本的目的。2014年以来，一直采用这种仅更换取样阀内橡胶圈的方法，1年共少更换取样阀85个，节约成本8.5万元。

2.4注入井井口过滤器

三元注入站注入的是1.2%强碱三元注入体系，注入过程中出现井口过滤器由于碱、表活剂结晶分层沉淀或结垢而造成的堵塞现象，影响三元液的正常注入［3］。

为解决这一问题就需要更换井口过滤器，若更换新的井口过滤器成本较高，而且更换周期较长，为了不影响生产，达到节约成本的目的，采取了“清洗再利用”的方法。现场在分析垢质的同时，及时与相关技术人员联系，配制了适合清洗过滤器垢质的酸液，然后将拆卸下来的过滤器进行酸洗处理，现场清洗效果较好。