油田注水系统能耗与效率分析董良辰（东北石油大学，黑龙江大庆+)**+/）摘要：根据能量平衡原理，建立了能量平衡分析模型，制定了合理的能耗评价方案!对现场能耗测试和计算结果进行分析，以大洼区块为例，确定了该区块注水系统的能耗分布规律，找出了用能的薄弱环节!结合大洼区块注水系统的实际运行现状，研究建立提高注水系统效率的方法，制定了合理的节能技改方案，并对注水方案的能耗情况进行预测分析，优选了最佳的运行方案!关键词：[X*#’,)中图分类号：文献标识码：-文章编号：+&&)"’./+（$&+)）&’"&&#&"&*我国油田维持地层压力的主要方式之一就是向地层中注水!目前国内大多数油田区块已经在高含水条件下进行开发，地层注水工程也遇到一些新难题［+］!首先为了保证油田稳定增产，由于含水率的不断升高，注入地层的水量也会增多，同时注水所消耗的电量也会增加［$］；其次，随着注水井配注量及开发井网的不断调整，部分油田原来设计的注水管网结构以及管线直径等已经不能很好的适应油田注水开发的需要，这就会使油田注水系统的整体的效率变低!所以通过降低注水系统的能量损耗，提高注水系统的工作效率，可以大大降低油田的运行成本［*］!在油田实际生产当中，随着油田连续多年来的开发建设和调整改造，电机#泵等设备型号混杂，很多注水设备已不能很好的与油田的注水要求相匹配；油田断块多，导致单井注水量与注水压差大；随着注水井数量#配注量的不断调整，部分油田原来设计的注水管网结构以及管线参数等已经不能很好的适应油田注水开发的需要，这就导致目前注水管网效率偏低；一些注水站依然存在能量损耗高#实际运行效率低等实际问题!在技术层面上，由于油田地面注水系统是一个由机泵#管网组成并且通过水井与油藏相互关联的大系统，涉及技术领域较广，一些问题依靠现有技术难以得到有效的解决，许多技术尚未开展研究!面对这些情况，分析油田注水系统的技能降耗十分必要!+系统能耗评价原理注水系统的能耗评价指标有注水泵机组能量损失率#站内管线损失率#注水管网损失率，注水管网损失率又分为注水管线损失率和注水阀组损失率，以及注水系统能量利用率#注水系统单耗［%］!+j+注水系统输入能量公式式中：W"l"46###注水系统输入能量，;c；6###注水系统被测注水泵总数；GG46R###注水泵吸入折算压力，T(8；YG###注水泵流量，]*I>!+j$注水阀组损失率公式式中：,m###注水阀组损失率；].###注水系统被测注水井数量；G_46R###配水间来水折算压力，T(8；Gm129R###配水间管压折算值，T(8；Y<###注水井井口流量，]*I>!+j*注水管线损失率公式&#内蒙古石油化工$&+)年第’期收稿日期：$&+)D&*D$#作者简介：董良辰（+..$#），男，汉族，东北石油大学在读研究生，研究方向：混输原油管道结蜡规律研究!式中：,G###注水管线损失率；G<###注水井口折算压力，T(8；Y<###注水井口流量，"]*I>+j%注水管网损失率公式式中：,3m###注水管网损失率!+j#注水系统输出能量公式式中：W"l129###注水系统输出能量，;c!+j)注水系统能量利用率公式式中：9###注水系统能量利用率!$能耗分布计算为研究油田注水系统能耗分布情况并以此为基础为实际运行提出节能降耗的整改方案，本文以辽河油田大洼区块注水系统作为计算实例进行分析计算!该区块目前有注水站+座，配水间+$座，注水井)/口，整体运行效率较低，能耗较大!$j+注水泵机组能耗分析如果注水泵中水本身所具有的能量与电机提供的功率#水所带来的能量的加和的比值小于等于&, &*，那么就可以使用效率来代表泵机组的使用能量的情况，注水泵机组效率按Y‘I[’&$+，Y‘I[’’/#的规定执行；如果这个比值大于&,&*，那么就应该使用能量利用率来代表泵机组的使用能量的情况!经过计算注水泵中水本身所具有的能量与电机提供的功率#水所带来的能量的加和的比值为&, &&+.#O&,&*，所以采用效率来代表泵机组的使用能量的情况!根据上一节的能耗计算公式结合现场实际运行参数即可计算注水泵机组测试数据，详见表+!表+注水泵机组测试数据计算结果电动机输入功率;c 注水泵机组输入能量;c注水泵机组输出能量;c注水泵机组效率n注水泵机组损失能量;c注水泵机组能量损失率n++)’,)/+&$),$+*&$,’*$/,.+’$/,*)).,+$ $j$注水阀组能耗分析注水阀组损失率是指管网中阀组功率的消耗和整个系统所带入的能量的比值，用百分数来计算，计算结果如表$!表$注水阀组测试数据计算结果注水阀组损失能量（;c）注水阀组损失率（n）+/$,/*’,)+$j*注水管线能耗分析注水管线损失率是指注水管线功率的损耗和整个系统所带入的能量的比值，用百分数来计算，计算结果如表*!表*注水管线测试数据计算结果注水阀组损失能量;c注水阀组损失率n.*,)/.,$’$j%注水管网能耗分析注水管网是指从注水站的出口到井口，用于水井注水的管线#阀门等部件所构成的管道组织!其中，注水阀组损失率是指管网中阀组的功率的损耗和整个系统所带入的能量的比值，用百分数来计算，计算结果如表%!表%注水管网测试数据计算结果注水管网损失能量;c注水管网损失率n+$+,’)+$,+/$j#注水系统能耗分析注水系统所输入的能量是指系统内的泵机组电机输入的功率和注水泵入口处单位时间内水所带入能量的和!注水系统所输出的能量是指系统单位时间内输入至水井的水所携带的全部能量!站内管线损失率是指系统中站内的所有管线功率的损耗的和与整个系统输注入的能量的比值!注水系统能量利用率是指系统所输出的能量和系统注入的能量的比值，计算结果如表#!表#注水系统测试数据计算结果注水系统输入能量;c注水系统输出能量;c注水系统站内管线损失率n注水系统能量利用率n +&$&,&)+/&,.$&+/,+)根据对大洼区块注水系统相关标准的计算得出的以下数据，绘制出如图+，$!注水系统能量利用率为+),*’n；注水泵机组能量损失率为’&,)/n；注+#$&+)年第’期董良辰油田注水系统能耗与效率分析水系统阀组损失率为/,.)n ；注水管线能量率为*,+)n ；站内管线能量损失率为&!图+大洼区块注水系统能耗分布图注水泵机组能量损失占总损失的’*,//n ；注水阀组能量损失占总损失的++,.$n ；注水管线能量损失占总损失的+%,$&n !图$各部分能量损失占总损失能量的百分比*分析及调整方案由计算结果可以看出注水系统的能量利用率是低于能量损失率的，而且这部分损失的能量包括了五个部分：&泵机组的能量损耗占全部能量的’&,)/n ，是损耗的能量的’*,//n ，是所以损耗的能量中占比最大的一部分，应该提高注水泵的工作效率!建议采用离心泵的注水站，不需要使用过多的泵，常规条件下，泵内流体的输量越大，工作效率越高，因此，运行一台大功率的离心泵的效率要高于同时运行两三台小泵，而且也会减少建设的费用，所以其运行台数以+P $台为宜［#］!’注水系统阀组的能量损耗占全部能量的/,.)n ，是损耗的能量的++,.$n ，应该合理匹配注水系统的流量和压力，合理利用注水泵的高效区，以确保水量和水压相互配合!(注水管网的能量损耗占总能量的*,+)n ，是损耗的能量的+%,$&n ，针对该情况，应该在确定合理的注水系统流程后，还应科学布站#建站，正确地确定各注水站所的管辖区域，从而计算出注水半径，最后达到规定的要求［)］!一般来说，注水站应建在注水负荷的中间地带，注水半径最好在#;]之内，并且应该和脱水站#污水处理站建在一起!如果一个区块内各水井间压差大于$T(8，最好分别建设注水系统，并且应合理区分开高压系统和低压系统!)这里站内管线的能量损失为零，不做讨论!%结论&通过计算注水系统能量的利用率和损失率得出了油田注水系统能耗的分布规律，并给出了可行的调整改造方案!’在离心式注水泵效率未达到/&n 以前，对注水泵进行更新改造是可行的，而且能够取得较大#较快的经济效益!当前油田注水系统中，离心泵出口阀门#井口控制阀门的节流能量损失也很大!解决好这个问题的关键是根据各注水井所需注水量相应选配注水泵和水嘴，以水嘴一次控制注水量为最佳!(在提高注水系统效率的同时，必须重视注水动力系统的能源综合利用!提高动力系统的能源利用率，可使油田注水系统的总经济效益大大提高!［参考文献］［+］杨，郝建华，雷颖，等,提高冀东油田地面注水系统效率技术研究与应用［U ］,中国石油和化工标准与质量，$&+%，（+$）：+$’,［$］张中华，赵明奎,孤六注水系统分压注水工艺研究［U ］,国外油田工程，$&&*，（#）：#)P #’,［*］方梦莉，刘晓妤,联合注水系统效率影响因素及优化措施［U ］,江汉石油职工大学学报，$&+$，（%）：$#P $)M **,［%］丰国斌,油田注水系统节能［U ］,石油规划设计，+..)，（$）：’.,［#］郭俊忠，常玉连，高胜,注水系统运行方案优化研究［U ］,系统工程理论与实践，$&&$，$$（+$）：+$’P +*&,［)］白文雄，李志峰,提高油田注水系统效率的探讨,石油机械，+..’，$#（)）：%’P %/,$#内蒙古石油化工$&+)年第’期。
