泵控泵技术在海一联的应用

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1、泵控泵技术在海一联注水系统的应用摘要：注水开发油田的注水电耗占原油生产总成本的较大比例，通过对泵站改造方案的比较和泵串联特性分析，提出了用增压泵控制串接大功率注水泵的泵控泵(Pump-Control—Pump)技术。PCP技术在海一联合站注水系统的应用，解决了注水泵泵效低、泵管压差大、单耗高等问题，节能效果明显，并取得了良好的经济效益。关键词：油田注水；节能；泵控泵技术；注水泵站油田注水是我国陆上油田开发中重要技术措施之一，它有效地补充了地层的能量，对提高原油采收率，确保油田高产、稳产起到了积极的作用。然而注水系统的耗电量巨大，随着油田综合含水率的上升，注水能耗还将急剧上升。在注

2、水地面生产系统能耗中，机泵损失占到了近40%[1]。因此高性能注水设备的自动化及改造总体方案的优化对提高注水系统效率具有重大意义。1注水泵运行概况辽河油田海一联注水泵站安装有DF160-150×11型注水泵3台套，DF140-150×11型注水泵1台套，其中1#、2#和4#注水泵装有液力耦合器，正常生产运行三台机组（表1）。表1注水泵运行状况注水泵流量m3/h泵压MPa干线压力MPa泵效%功率kW单耗kW.h/m3型号1#16412.612.367886.305.40DF160-150×113#12716.912.370881.116.94DF140-150×114#10312.

3、612.367556.645.40DF160-150×112存在问题2.1泵管压差较大，无功损耗高海一联注水泵注水泵日注水量在9456m3/d，设计日注水量11040m3/d，注水泵出口阀门截流严重，泵管压差4.6MPa比较大，造成效率低、电耗能量大，注水生产成本大。造成此情况是由于不同时期油田开发配注量的调整，以及洗井、管道破裂等原因，使油层注入压力和注入量处于变化中，造成注水泵排出量与配注量不匹配。为了适应注水量变化的需求，一般通过人工调整开泵台数或调节出口阀门来控制流量，泵机组在节流状态下运行，使得注水泵运行偏离了高效区，且阀门处又因节流损失了大量的能量，如果人工调节不及时

4、，将影响油田正常注水。2.2注水泵的压力和流量没有高效调节的手段海一联注水泵站1#、2#和4#注水泵的流量调节是通过液力耦合器来进行。液力偶合器是一种耗能型的机械调速装置，调速越深（转速越低）损耗越大，特别是恒转矩负载，由于原传动输入功率不变，损耗功率将转速损失成比例增大，由于负载转矩按转速平方率变化，原传动输入功率则按转速的平方率降低，损耗功率相对小一些，但输出功率是按转速的立方率减小，调速效率仍然很低，一般的调速效率平均效率在50%左右。3#注水泵通过调节注水泵出口阀门开度进行调节，在配注量降低的工况下，注水泵阀门调节开度可以满足注水需求，但会造成注水泵管压差变大，无功损耗加

5、大；在配注量增加时，超过注水泵排量时（注水泵电机不超限的最大排量），阀门全开也不能满足配注需求。3PCP系统3.1PCP系统原理PCP技术基于离心泵串联和离心泵变频技术，该技术改造的主要原理是对注水泵进行拆级降负荷处理，在保证注水泵满负荷运行的前提下，用增压调节泵来弥补不足的注水扬程。注水泵其降负荷的多少主要依据注水干压力和增压调节泵的扬程变化范围，即注水干压减去增压调节泵的扬程（一般取增压调节泵额定扬程的80%）为注水泵拆级后的扬程，其中还要考虑注水泵的单级扬程，尽可能地使注水泵所需扬程为注水泵的单级扬程的倍数。对注水泵减级降负荷和增压喂入调节泵进行匹配，通过调节前端喂入泵的转

6、速，来改变喂入泵的输出参数（排量和扬程），使注水泵始终工作在高效区（注水泵额定排量的±10%），即注水泵满负荷运行，再通过增压调节泵进行注水干压的调节，从而达到降低注水单耗的目的[2]。由于注水站注水量是一动态变化量，在方案设计时一般按额定排量设计，因此在配注量小于注水泵额定排量时，若需要人为限流而且需要憋压运行时，就会出现泵管压差。PCP增压调节泵为一宽频泵，在电机转速变化范围较大的区间（25～50HZ）均可运行，而且增压调节泵泵效变化不大。3.2系统基本组成该系统由一台注水泵和一台增压调节泵，注水泵驱动电机，增压泵驱动电机及保证运行的润滑系统，水冷却系统，供电系统，仪表测控系

7、统，变频调速系统，计算机控制系统等组成（图1）[3]。图1PCP技术原理流程3.3节能原理3.3.1主泵降负荷减级，降低泵管压差注水站为保证生产，一般主泵配备压力会稍高，通过阀门不全打开，采用憋压运行（如果打开就会出现流量加大注水干压提高，这样就会出现超注或者超过注水管配压要求），这样能源就浪费在阀门上；采用PCP技术后，主泵进行减级处理，主泵压力等级降低（建站初期设计时泵的功率一般会有余量），再由增压调节泵来承担部分压力和流量的控制，保证系统压力和流量的满足，主注水泵出口阀门可