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摘要：分析了注水系统单耗偏高影响因素，并提出了技术措施。应用表明，利用注水泵性能曲线特点，强化注水泵管理，加强注水泵的维修保养、选用变频调速器技术，降低泵管压差，有利于提高注水系统效率。
关键词： 注水系统 效率 因素 降低能耗 措施
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：
1 注水系统用电能耗
注水系统效率高低反映了用能水平的高低。注水单耗是单位时间所耗费的用电量与相同时间注水泵所输出的水量之比。
公式 ：DH=W/V，
式中：DH--KW·h/m3；W--KW·h；V--m3。
公式表明，注水单耗与注水泵所注入的水量和所消耗的电量有直接关系。注水系统效率越高，则系统所需要的用电能耗越低，即耗能越少。
2理论分析
注水系统效率公式：
η系 = ，（1）；P1 = ，（2） ；PS = ，（3）
式中：η系—注水系统效率，%；P1 —注水系统必需的动力能耗，Kw；PS —系统消耗的总动力能耗，Kw；H1—注水系统必需的扬程，m；Q1—注水系统必需的流量，m3/h；HS—注水泵出口的扬程，m；QS—注水泵出口的流量，m3/h；ρ—输送介质的密度，Kg/m3；η泵—注水泵的效率，%；η机—注水电动机的效率，%；
公式表明，注水系统效率越高，则系统的用电能耗越低。而影响注水系统效率的因素有四方面：注水泵的效率；注水电动机的效率；注水泵出口至注水管线起点之间的压力损失，即泵管压差（△H =HS- H1）；注水泵出口至注水管线起点之间的流量损失，即回流量和漏失量（△Q =QS- Q1）。
3影响因素
（1）电动机效率。由于目前油田注水系统在用的电动机效率一般在95%～99%之间，效率都比较高，电动机效率进一步提高已没有太大的空间。因此，电动机效率是影响注水系统效率的次要因素。
（2）流量损失。由于油田注水系统在工艺设计上未采用回流调节；再加上注水泵出口至注水管线起点之间的漏失量很少，注水泵出口至注水管线起点之间的流量损失也是影响注水系统效率的次要因素。
（3）注水泵效率。统计某油田在用的注水泵的平均运行效率仅为72.6%，注水泵效率的进一步提高有很大潜力。如果进一步加强设备维护保养质量，合理操作控制，加大设备更新和技术改造，注水泵效率有望达到80%以上。机组运行在合理工况区。现注水机组泵压高造成泵管压差大，机组匹配不合理，使泵效降低，增加注水单耗。因此，注水泵的效率是影响注水系统效率的主要因素。
（4）注水泵管压差波動。判断标准：及时调整0.5Mpa以下。某注水站在管网末端，管网压力不平稳，造成泵管压差波动大，人为很难及时控制到泵最佳工况点，造成注水泵负荷增大。在实际注水生产过程中，注水系统输量变化大、泵管压差大，它是造成注水系统用电能耗过高的一个主要问题。管网压力高，判断标准：按规定要求进行注水。钻控关井管线压力升高，机组向管网注不进水，使泵出口排量减小，耗电量增加。
因此，注水泵管压差是影响注水系统效率的主要因素。
（5）机组老化。判断标准：机组正常运行。注水站多是老站，设备磨损严重，维修单位对机泵修保质量高
（6）管阀渗漏。判断标准：漏失量在合理范围内大。在三保维修时建议直接更换机械密封装置，降低泄漏量，泵的效率比以往提高。
（7）生产数据不准。判断标准：仪表准确定期校验。定期对计量仪表进行检查、校验，保证资料数据准确。
（8）制度管理。判断标准：定期检查维修保养。加大奖金考核力度，值班人员能够按时检查和保养，及时对数据进行分析。
（9）水质影响。为了节约用水，防止环境污染各油田普遍采用了污水回注方法，将油水分离后的污水回注到油田。在油田开采到后期，采出的地层水矿化度逐年上升，给污水回注带来了很大的难度。尽管目前在水中加了絮凝剂、密实剂、捕集剂，在水中起到了将悬浮物聚积和沉降作用，阻垢剂起到了防垢作用，但还有大量钙、镁离子在经过磁电式流量计的旋涡发生器时，由于降压作用，钙、镁离子析出后（垢）就附着在磁电式流量计的电子传感器上。电子传感器是磁电式流量计的最敏感最重要的部位，结垢会它减弱导电性能，是须要经常清除的，否则它会影响到仪表正常计量。
4降低能耗的措施
4.1 注水泵管理
（1）合理控制注水泵运行参数。由离心泵性能曲线分析可知，要想使注水泵经济高效运行，必须将注水泵的流量、扬程参数控制在高效区域内。因此，在日常注水生产中，要求操作人员熟知所操作的离心泵的性能和实际注水生产参数，来合理控制和平稳操作，将注水泵运行参数始终控制在高效区域内，即可确保注水泵在经济高效状态下运行。
（2）提高设备维护保养质量。在规定的保养时间内进行设备保养，严格按照操作规范进行排查和修理，及时发现设备运转时存在的问题，同时在润滑油中加入耐磨剂成分，从而提高润滑油润滑效果和换油寿命。因故障等原因，注水泵经常性有停启操作，因此要加大巡逻排查的力度，时刻关注设备的运行参数，保证设备的状态良好。水泵的叶轮部分容易被腐蚀，停泵后应该切断污水管道，排出泵内污水，用冷却水仔细冲刷，过滤器放空阀要注意防止空气进入，把腐蚀减小到最低，保证在需要开泵时最佳的运行状态工作，减少能耗。对于流量计的传感器结垢问题，应定时定点维护，每当清除完表腔内杂物时，一定要把传感器部分所结之垢清处干净，这只是治标，若要治本还得想方设法使水不结垢或降低水结垢速度。因此，必须加强注水泵的维修保养，及时更换磨损严重的密封及过流部件，打光叶轮及导翼流道，降低注水泵的各种损失，提高泵效。
（4）选用高效注水泵。随着技术的不断进步，国内一些水泵生产厂家相继吸收和引进了发达国家的先进技术，研制开发了一系列新型高效注水泵，由于新型高效注水泵的效率较旧型号注水泵的效率高5%～10%，节能效果显著。因此，从设备维修成本和能耗成本来讲，应淘汰泵效较低的高耗能注水泵，采用新型系列的高效注水泵。
4.2降低泵管压差
合理控制泵管压差；在注水站安装变频调速器，降低泵管压差。
（1）切削叶轮。由离心泵的切割定律可知，在保持注水泵转速不变的情况下，当叶轮直径由D变为D、时，其流量、扬程和轴功率将按（4）、（5）、（6）规律变化：
= ，（4）；=（）2，（5）；=（）3，（6）
式中：D、D、—叶轮切削前、后的直径；H、H、—叶轮切削前、后的扬程；N、N、—叶轮切削前、后的轴功率。
公式表明，流量与叶轮的直径成正比；扬程与叶轮的直径平方成正比；轴功率与叶轮的直径立方成正比。即叶轮切削后流量随之相应降低，而扬程降低更大，轴功率降低最大。通过切削叶轮可以降低泵的扬程，降低泵管压差；同时由于轴功率的降低，也表明了注水泵的用电能耗的降低，注水系统效率得以提高。
（2）注水泵叶轮减级。如果注水系统的泵管压差大于单级叶轮所提供的扬程时，可考虑采用注水泵减级或减级与切削相配合的措施来降低泵管压差，使之符合生产工艺要求，提高注水系统效率。在实施注水泵减级措施时，原则上应拆除最后一级叶轮，否则，就会影响注水泵的吸入性能，导致注水泵效率降低，不利于注水系统效率的提高。
（3）安装变频调速器。采用变频器就是通过改变它所输出的三相交流电的频率，来改变电动机和泵的转数，实现变频调节注水泵性能参数的，其节电效果一般为30%左右。
油田在用注水泵均为多级分段式离心泵，由离心泵的比例定律可知，在出口阀门开度和注水管线不变的条件下，当注水泵的转数由n1降为n2时，其流量、扬程和轴功率将按（7）、（8）、（9）规律变化：
= ；（7）；=（）2；（8）；=（）3；（9）
式中：Q1、Q2—转数改变前、后的流量；H1、H2—转数改变前、后的扬程；N1、N2—转数改变前、后的轴功率。
公式表明，泵的转数降低后流量随之相应降低，而扬程降低更大，轴功率降低最大。即通过改变泵的转数，可实现对注水泵性能参数的调节，进而降低泵管压差，提高注水系统效率，降低注水用电能耗。
5结束语
在注水生产过程中，必须根据实际注水工艺要求和具体情况，合理选择节能方法。加强泵管压差的检查和控制，定期检测机组单耗运行状况；在做好泵机组维护保养的同时，仪表除了一年一检外，还必须增加仪表维护保养次数，比对次数，恢复其准确度；合理控制注水泵的运行参数，降低注水单耗的措施，必将对提高注水系统效率，降低注水用电能耗起到一定的指导作用。
参考文献：
[1] 罗英俊，万仁溥.采油技术手册[M].北京：石油工业出版社，2005.
关键词： 注水系统 效率 因素 降低能耗 措施
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：
1 注水系统用电能耗
注水系统效率高低反映了用能水平的高低。注水单耗是单位时间所耗费的用电量与相同时间注水泵所输出的水量之比。
公式 ：DH=W/V，
式中：DH--KW·h/m3；W--KW·h；V--m3。
公式表明，注水单耗与注水泵所注入的水量和所消耗的电量有直接关系。注水系统效率越高，则系统所需要的用电能耗越低，即耗能越少。
2理论分析
注水系统效率公式：
η系 = ，（1）；P1 = ，（2） ；PS = ，（3）
式中：η系—注水系统效率，%；P1 —注水系统必需的动力能耗，Kw；PS —系统消耗的总动力能耗，Kw；H1—注水系统必需的扬程，m；Q1—注水系统必需的流量，m3/h；HS—注水泵出口的扬程，m；QS—注水泵出口的流量，m3/h；ρ—输送介质的密度，Kg/m3；η泵—注水泵的效率，%；η机—注水电动机的效率，%；
公式表明，注水系统效率越高，则系统的用电能耗越低。而影响注水系统效率的因素有四方面：注水泵的效率；注水电动机的效率；注水泵出口至注水管线起点之间的压力损失，即泵管压差（△H =HS- H1）；注水泵出口至注水管线起点之间的流量损失，即回流量和漏失量（△Q =QS- Q1）。
3影响因素
（1）电动机效率。由于目前油田注水系统在用的电动机效率一般在95%～99%之间，效率都比较高，电动机效率进一步提高已没有太大的空间。因此，电动机效率是影响注水系统效率的次要因素。
（2）流量损失。由于油田注水系统在工艺设计上未采用回流调节；再加上注水泵出口至注水管线起点之间的漏失量很少，注水泵出口至注水管线起点之间的流量损失也是影响注水系统效率的次要因素。
（3）注水泵效率。统计某油田在用的注水泵的平均运行效率仅为72.6%，注水泵效率的进一步提高有很大潜力。如果进一步加强设备维护保养质量，合理操作控制，加大设备更新和技术改造，注水泵效率有望达到80%以上。机组运行在合理工况区。现注水机组泵压高造成泵管压差大，机组匹配不合理，使泵效降低，增加注水单耗。因此，注水泵的效率是影响注水系统效率的主要因素。
（4）注水泵管压差波動。判断标准：及时调整0.5Mpa以下。某注水站在管网末端，管网压力不平稳，造成泵管压差波动大，人为很难及时控制到泵最佳工况点，造成注水泵负荷增大。在实际注水生产过程中，注水系统输量变化大、泵管压差大，它是造成注水系统用电能耗过高的一个主要问题。管网压力高，判断标准：按规定要求进行注水。钻控关井管线压力升高，机组向管网注不进水，使泵出口排量减小，耗电量增加。
因此，注水泵管压差是影响注水系统效率的主要因素。
（5）机组老化。判断标准：机组正常运行。注水站多是老站，设备磨损严重，维修单位对机泵修保质量高
（6）管阀渗漏。判断标准：漏失量在合理范围内大。在三保维修时建议直接更换机械密封装置，降低泄漏量，泵的效率比以往提高。
（7）生产数据不准。判断标准：仪表准确定期校验。定期对计量仪表进行检查、校验，保证资料数据准确。
（8）制度管理。判断标准：定期检查维修保养。加大奖金考核力度，值班人员能够按时检查和保养，及时对数据进行分析。
（9）水质影响。为了节约用水，防止环境污染各油田普遍采用了污水回注方法，将油水分离后的污水回注到油田。在油田开采到后期，采出的地层水矿化度逐年上升，给污水回注带来了很大的难度。尽管目前在水中加了絮凝剂、密实剂、捕集剂，在水中起到了将悬浮物聚积和沉降作用，阻垢剂起到了防垢作用，但还有大量钙、镁离子在经过磁电式流量计的旋涡发生器时，由于降压作用，钙、镁离子析出后（垢）就附着在磁电式流量计的电子传感器上。电子传感器是磁电式流量计的最敏感最重要的部位，结垢会它减弱导电性能，是须要经常清除的，否则它会影响到仪表正常计量。
4降低能耗的措施
4.1 注水泵管理
（1）合理控制注水泵运行参数。由离心泵性能曲线分析可知，要想使注水泵经济高效运行，必须将注水泵的流量、扬程参数控制在高效区域内。因此，在日常注水生产中，要求操作人员熟知所操作的离心泵的性能和实际注水生产参数，来合理控制和平稳操作，将注水泵运行参数始终控制在高效区域内，即可确保注水泵在经济高效状态下运行。
（2）提高设备维护保养质量。在规定的保养时间内进行设备保养，严格按照操作规范进行排查和修理，及时发现设备运转时存在的问题，同时在润滑油中加入耐磨剂成分，从而提高润滑油润滑效果和换油寿命。因故障等原因，注水泵经常性有停启操作，因此要加大巡逻排查的力度，时刻关注设备的运行参数，保证设备的状态良好。水泵的叶轮部分容易被腐蚀，停泵后应该切断污水管道，排出泵内污水，用冷却水仔细冲刷，过滤器放空阀要注意防止空气进入，把腐蚀减小到最低，保证在需要开泵时最佳的运行状态工作，减少能耗。对于流量计的传感器结垢问题，应定时定点维护，每当清除完表腔内杂物时，一定要把传感器部分所结之垢清处干净，这只是治标，若要治本还得想方设法使水不结垢或降低水结垢速度。因此，必须加强注水泵的维修保养，及时更换磨损严重的密封及过流部件，打光叶轮及导翼流道，降低注水泵的各种损失，提高泵效。
（4）选用高效注水泵。随着技术的不断进步，国内一些水泵生产厂家相继吸收和引进了发达国家的先进技术，研制开发了一系列新型高效注水泵，由于新型高效注水泵的效率较旧型号注水泵的效率高5%～10%，节能效果显著。因此，从设备维修成本和能耗成本来讲，应淘汰泵效较低的高耗能注水泵，采用新型系列的高效注水泵。
4.2降低泵管压差
合理控制泵管压差；在注水站安装变频调速器，降低泵管压差。
（1）切削叶轮。由离心泵的切割定律可知，在保持注水泵转速不变的情况下，当叶轮直径由D变为D、时，其流量、扬程和轴功率将按（4）、（5）、（6）规律变化：
= ，（4）；=（）2，（5）；=（）3，（6）
式中：D、D、—叶轮切削前、后的直径；H、H、—叶轮切削前、后的扬程；N、N、—叶轮切削前、后的轴功率。
公式表明，流量与叶轮的直径成正比；扬程与叶轮的直径平方成正比；轴功率与叶轮的直径立方成正比。即叶轮切削后流量随之相应降低，而扬程降低更大，轴功率降低最大。通过切削叶轮可以降低泵的扬程，降低泵管压差；同时由于轴功率的降低，也表明了注水泵的用电能耗的降低，注水系统效率得以提高。
（2）注水泵叶轮减级。如果注水系统的泵管压差大于单级叶轮所提供的扬程时，可考虑采用注水泵减级或减级与切削相配合的措施来降低泵管压差，使之符合生产工艺要求，提高注水系统效率。在实施注水泵减级措施时，原则上应拆除最后一级叶轮，否则，就会影响注水泵的吸入性能，导致注水泵效率降低，不利于注水系统效率的提高。
（3）安装变频调速器。采用变频器就是通过改变它所输出的三相交流电的频率，来改变电动机和泵的转数，实现变频调节注水泵性能参数的，其节电效果一般为30%左右。
油田在用注水泵均为多级分段式离心泵，由离心泵的比例定律可知，在出口阀门开度和注水管线不变的条件下，当注水泵的转数由n1降为n2时，其流量、扬程和轴功率将按（7）、（8）、（9）规律变化：
= ；（7）；=（）2；（8）；=（）3；（9）
式中：Q1、Q2—转数改变前、后的流量；H1、H2—转数改变前、后的扬程；N1、N2—转数改变前、后的轴功率。
公式表明，泵的转数降低后流量随之相应降低，而扬程降低更大，轴功率降低最大。即通过改变泵的转数，可实现对注水泵性能参数的调节，进而降低泵管压差，提高注水系统效率，降低注水用电能耗。
5结束语
在注水生产过程中，必须根据实际注水工艺要求和具体情况，合理选择节能方法。加强泵管压差的检查和控制，定期检测机组单耗运行状况；在做好泵机组维护保养的同时，仪表除了一年一检外，还必须增加仪表维护保养次数，比对次数，恢复其准确度；合理控制注水泵的运行参数，降低注水单耗的措施，必将对提高注水系统效率，降低注水用电能耗起到一定的指导作用。
参考文献：
[1] 罗英俊，万仁溥.采油技术手册[M].北京：石油工业出版社，2005.