海上油田注水系统扩容研究与分析

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1 注水系统简介
某油田现有一套注水系统，分别给上游平台和下游平台注水，其中单台注水增压泵（WHPA-P-4101A/B）设计排量为2880m 3/d，额定功率220kW，单台注水泵（WHPA-P -4102A/B）设计排量为2400 m 3
/d，功率900kW，如图1所示。

图1 某油田电力系统
某油田注水电力系统35k V 网电通过35kV/6.3kV主变压器变为6.3kV，为两台注水泵和两台注水增压泵提供电力，注水泵为变频启动方式，注水增压泵为工频直接启动方式。

注水中压变压器给的参数为：容量2000kVa，35kV/6.3kV，额定电流为183.3A（6.3kV侧）；VCB02和VCB09的开关电流设计容量均为630A；中压母排和高压母排的电流容量设计均为630A。

2 注水扩容分析2.1 中压注水设备现状
中压设备共有4台设备，负荷情况如表1所示：
表1 中压负荷情况
设备位号中文名称容量VCB09中压盘进线 断路器09630A VCB10注水泵A断路器10900kW VCB11注水泵B断路器11900kW VCS01注水增压泵A接触器01220kW VCS02
注水增压泵B接触器02
220kW
注水泵和注水增压泵原设计为一用一备，即满负荷情况下的功率最多1120kW，而中压变压器容量为2000kVA，容量是没有问题的。

实际情况，结合两台泵的泵效与实测结果分析，注水泵A的工况为能稳定运行在频率≤49.6Hz的情况，总排量最大为73方/小时，注水泵B的工况为可稳定运行在频率为52.5Hz的情况（52.5~60Hz情况未进行实测），总排量最大为80方/小时[1]。

如果油田4台设备一起用，满负荷的总功率将为2240kW（有功功率），按功率因数为0.85，视在功率为2635kVA，而中压变压器的容量为2000kVA，变压器将超负荷运行。

海上油田注水系统扩容研究与分析
邵伟民 徐凯 苏磊 李孝岭
中海石油（中国）有限公司湛江分公司 广东 湛江 524057
摘要：随着某油田内外挂调整井投产，以及部分电泵井由采油转注水，现有注水电力系统已无法满足注水需求。

针对上述难题，油田对注水系统研究，通过新增一套注水系统转变为一用两备，以及尝试双泵运行电力系统分析，注水泵最终实现两用一备运行模式，达到油田注水需求目的。

关键词：注水需求 双泵运行 两用一备Ｐｏｗｅｒ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｒｅｎｏｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｏｉｌｆｉｅｌｄ　ｗａｔｅｒ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ
Ｓｈａｏ　Ｗｅｉｍｉｎ，Ｘｕ　Ｋａｉ，Ｓｕ　Ｌｅｉ，Ｌｉ　Ｘｉａｏｌｉｎｇ
Zhanjiang Branch of CNOOC （China ） Co.，Ltd.，Zhanjiang 524057
Abstract ：With the production of internal and external adjustment wells in a certain oilfield ，and some electric pump wells transitioning from oil production to water injection ，the existing water injection power system is no longer able to meet the water injection demand. In response to the above difficulties ，the oilfield has conducted research on the water injection system. By adding a new set of water injection system and transforming it into one for use and two for backup ，as well as attempting to analyze the dual pump operation power system ，the water injection pump has finally achieved the dual use and one for backup operation mode ，achieving the goal of oilfield water injection demand.
Keywords ：Water injection demand ；Dual pump operation ；Dual use and one backup
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2.2 双泵运行测试
根据现场运行的设备实际负荷来看，当注水泵A运行在51.5Hz，注水泵B运行在49.5Hz时，总运行电流为176A，变压器将接近满负荷运行，变压器余量为4~7A。

由于两套注水系统分别注入不同的井，流程相对独立，所以在背压与单泵运行时相同且不考虑地层因素的情况下，理论上排量可以到达163方/小时，3672方/天。

实测176A的电流为极限运行电流，如果再增加功率，当进行流程调节时，电流会上升很快，达到设定电流值而引起跳闸，故变压器运行必须有余量，否则稍有波动即会引起跳闸。

由表2分析可以看出，两套注水系统可在降功率的状态下同时运行，可达到3672方/天的排量。

两套注水泵的出口压力都要达到至少15MPa，此时的功率和为最大，几乎接近或超过变压器的容量。

分管注水以后，两套注水系统分别运行，最高注入压力井所在的泵背压要达到15MPa，但是另外一台就不用达到15MPa的背压，此时泵功率之和就会减小。

如果井分组分的比较好，变压器就不需要进行扩容，如果分的不好或地层所需的注入压力都比较高，那就要考虑变压器扩容的问题[2]。

综上，只要控制好功率，可以满足4台注水设备一起运行；为保证变压器的安全，可以在中压母排进线断路器的综保上设置过流保护即可。

表2
单泵运行时分别测得值得出总运行电流值
注：注水泵电流=注水泵电机电流+变频器消耗电流
2.3 增加备用泵组可行性分析
由于注水泵和注水增压泵原设计为一用一备，如果采用双套注水系统，注水系统将没有备用设备，不利于设备维护保养，将大大缩短设备寿命，影响注水稳定性，从而影响油井底层压力平衡，影响产量。

所以增加备用注水系统是极其必要的，而在线备用注水系统，更为可靠经济。

由于只是增加备用设备，与原来设备构成两用一备的状态，为了经济最大化，所以可不考虑电力容量问题，只需在中压盘增加一面中压断路器柜，一面中压接触器柜，增加一套中压变频器，现场增加一套注水增压泵组和一套注水泵组即可。

增加中压柜的方案如图2，在原有中压盘旁新增两面柜，增加的中压变频器，考虑设计正在进行的外挂井槽控制间内，增加的一套注水泵和注
水增压泵，安装在底层外挂井槽甲板上。

图2 备用泵组增加方案
3 注水能力提升研究
如果注水量增加，并且注水工况发生变化，同时运行4台注水设备的总过率超过2000kVA，则中压变压器将超负荷运行，此时，可以采取以下整改方案进行扩容。

3.1 一用两备改造模式
在油田外挂井槽项目中增加一套中压变压器、一个中压盘3面中压，一套中压变频器，一台
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注水增压泵和注水泵，同时利用平台备用的高压柜VCB08作为新增变压器的一次侧断路器。

而原来的注水系统仍然为一用一备不做调整，这套方案可充分释放注水系统的能力，不受电力容量的限制，既有备用，又有能让注水泵满功率运行。

在原有中压盘旁新增一个三面柜，其他设备均安装在外挂平台的配电间、变压器间和外挂底层甲板上。

3.2 电力系统优化模式
将现有的变压器更换为容量为4000kVA的变压器或两台并联1600kVA变压器。

更换变压器需要进行的工作主要包括：
1）将现在的变压器房右舷侧面的墙板割开；2）将撇油器和相应的管线进行暂时移除；3）将右舷楼梯暂时切割移走；4）扩大夹层的甲板面，这样吊机才能够吊装到变压器；5）拆除现有容量2000kVA的变压器；6）吊装新变压器并安装就位。

7）恢复之前拆除的墙板，撇油器及其管线、楼梯等作业。

3.3 注水系统整体扩容模式
换大排量的注水泵和注水增压泵，重新设计核算现有的中压变频柜和变压器容量是否满足更换后的功率要求。

现有的变频器容量为1480kVA，变压器容量为2000kVA。

如果更换为200方/小时排量的增压泵和注水泵，增压泵功率为316kW，注水泵功率为1250kW，中压变频器和中压变压器的容量都满足，所以也可以更换为排量为200方/小时的注水设备。

某油田注水系统优化，可以从如上几个方面结合实际与经济成本进行选择性优化，其中方案
一，可行性高，容易实现，并且加装后能够做到注水一用两备，当注水量提高时，启动两台注水泵并且控制好频率，中压母排进线断路器的综保上设置过流保护，也能够达到注水要求，该方案使注水系统达到功能、经济、性能的最优化。

4 结束语
某油田注水电力系统及现场分析与改造完投用后，两套注水系统运行稳定，解决了双泵运行相互干扰和注入量不足等问题。

注水泵A泵频率48Hz，出口14991KPa；注水泵B泵频率50Hz，泵出口15694KPa。

注入井内的流量大约89方/小时，其次注水A、B泵分别还有16%的回流开度。

总功率1570kW，离变压器最高容量还有一定余量。

后期，通过关小回流和提高频率，能够满足更多井的注水需求。

其次分管路后减化操作的复杂程度，避免双泵共用出口时，关停时对泵的伤害。

最主要由于两套系统单独运作的总功率小于两套出口汇合的总功率，由此避免了因变压器容量低需要扩容的问题。

改造后的双泵运行注入量比之前要多40方/小时，每天增加注入水量1000方，为油田稳油增产和提高采收率起了至关重要的作用。

参考文献
[1]王新柱.海上油田注水泵工作可靠性研究及应用[J].石化技术.2019，26（8）：314-315.
[2] 刘帅，李明海，王新柱.海上平台离心式注水泵扩容改造应用分析[J].化工管理.2021（15）：189-190.
平均0.5%（w）左右。

提高丁烯-1收率，保证产品质量合格，增加丁烯-1产品效益。

5 结束语
通过工艺优化，调整反应氢烯比、反应温
度，保证丁烯-1中1，3-丁二烯含量符合下游装置生产要求。

利用水利学数据模拟与实际验证，确定了脱异丁烷塔、丁烯-1塔灵敏板位置，调整灵敏板温度，最终实现丁烯-1产品质量合格、高收率的目的，避免了资源浪费，增加了经济效益。

参考文献
[1]沙利，王传真，朱学军.炼油型MTBE 装置混相床-催化蒸馏组合工艺设计[J].石油化工设计，2008，25（4）：4-6.
[2]栾国颜，高维平，刘艳杰，等.稳态模拟法求取精馏塔灵敏板的途径[J].化工设计，2002，12（2）：18-19.
[3]文雪英，周家华，赵子牛.松节油精馏塔温度灵敏板的确定[J].林产化学与工业，2010，30（3）：：57-60.
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