注水系统多点调参优化节能技术研究

注水系统多点调参优化节能技术研究
一、目的意义
注水系统是油田生产耗电主要环节之一，占总耗电量的 40%左右。为了控制注水耗电量，降低原油生产成本，萨 北开发区试验应用注水泵减级控制泵管压差、切削叶轮调 节注水泵排量和扬程、实施泵涂膜提高泵效、安装高压变 频器优化注水泵运行等措施，均取得了一定的节能效果。 以上技术除投资较高的高压变频能够实现动态调节外，其 余技术不能够随着管网压力、水量的变化动态跟踪调节， 且均是针对单泵的节能技术，没有综合考虑系统影响。因 此需要研究新型节能方式，在提高注水系统运行效率的基 础上，降低技术改造措施的投资，实现效益最大化。
北六注
440.46 556.32 996.78
5.77 453.4 2.20 146.82 116.1 1.26
4
北Ⅱ-3注 北Ⅲ-2注
北六注 北十九注
587.28 556.32 1143.6
5.72 537.1 1.13 146.82 83.7 1.75
5
北Ⅱ-3注 北Ⅲ-2注
北六注 北十九注 北二十注
734.10
556.32
1290.42
5.71
557.9
2.31
146.82
20.8
7.06
四、现场试验情况
在现场试验开展过程中，根据试验步骤分别进行了前 置泵单站运行试验、系统开泵优化方案试验、系统运行参数 优化试验、系统联动联调试验等。
1.前置泵单站运行试验
由于在注水泵前加装前置泵增压系统，原生产工艺流 程改变较大，新的工艺流程是否能够有效满足生产需要，需 进行现场应用以观察改造后的机组对管网的适应性。
二、技术原理

2.注水系统模拟优化运行技术
注水系统优化系统由中心站计算机控制系统、专用光 纤数据传输网络和注水站单站控制系统等三个主要环节组 成，通过三个步骤实现对注水管网的优化运行控制。
第一步
第二步
第三步
中心控制系统采集各注水站上传参数，并通过企 业网下载所有注水井的运行参数日报表后，经处理 导入注水系统基础运行参数数据库。
二、技术原理
1.前置泵低压变频调速技术
前置泵低压变频调参技术是通过调整前置泵的出口压 力来调节注水泵的入口压力，实现注水站出口压力和注水量 的调整，从而达到减少或消除注水站泵管压差。
前置泵低压变频调参系统由一台注水泵、一台增压泵、 注水泵驱动电机、增压泵驱动电机、变频器及保障运行的各 种控制设备和辅助系统组成系统。
二、技术原理
2.注水系统模拟优化运行技术
注水系统优化系统由中心站计算机控制系统、专用光 纤数据传输网络和注水站单站控制系统等三个主要环节组 成，通过三个步骤实现对注水管网的优化运行控制。
第一步
第二步
第三步
注水系统优化运行软件集中监测注水系统的运 行情况，经计算给出开泵方案和每个泵的最佳运行 参数，合理分配管网压力和流量负荷，使整个注水 管网负荷均衡分布，降低管网损耗。
三、方案简介
1．试验系统的选择
聚驱系统：建设时间较短，管网连通较差，单站注水量 和注水压力受开发阶段影响，变化幅度大，造成注水站 泵管压差、注水管网损失较大； 普通水系统：连通性好，注水压力和注水量平稳，系统 运行较合理，节能潜力不大； 深度水系统：连通性较好，注水量和注水压力相对平稳， 但个别注水站泵管压差较高（5座站泵管压差超过 1.0MPa），实施周期注水时注水单耗会进一步升高。
三、方案简介
2.变频调参点的布置
根据以上原则，利用注水系统仿真优化软件，分别对安 装1台、2台、…、5台变频调速装置，以及台数确定的情 况下的多种候选方案进行了计算分析，确定了方案4：
变频器安装台数
0
1
推荐布置方案
北Ⅱ-3注
注水站变频投资(万元) 巡控投资(万元) 总投资(万元)
系统单耗（kWh/m3） 年节省电费（万元） 项目投资回收期(年) 系统投资增加值（万元） 年节省电费增加值（万元） 增加部分投资回收期（年）
三、方案简介
2.变频调参点的布置
确定前置泵低压变频器布置方案主要解决两个问题： 一是确定前置泵低压变频装置的安装台数； 二是确定安装低压变频装置的注水站。 首先应根据注水系统的运行情况给出各种可能的布置方 案，在此基础上运用所编制的注水系统仿真优化软件计算出 各种布置方案下的系统能耗和年节电费用，最后根据系统能 耗、年节电费用、系统投资、投资回收期等多个指标综合比 较确定最终方案。
0 0 0 6.07 0 0 0 0 0
146.82 556.32 703.14
5.96 196.0 3.59 703.14 196.0 3.59
2
北Ⅱ-3注 北Ⅲ-2注
293.64 556.32 849.96
5.85 337.3 2.52 146.82 141.3 1.04
3
北Ⅱ-3注 北Ⅲ-2注
北Ⅱ-3注水站于1987年建成投产，注水泵采取“运一 备一”。运行的5#注水机组的注水泵型号为DF280160×11，注水电机型号为YK1800-2/990，泵管压差 2.2MPa。
四、现场试验情况
1.前置泵单站运行试验
现场先后进行了两个阶段的试验运行，经节能监测中 心测试，节能效果显著。
二、技术原理
2.注水系统模拟优化运行技术
注水系统优化系统由中心站计算机控制系统、专用光 纤数据传输网络和注水站单站控制系统等三个主要环节组 成，通过三个步骤实现对注水管网的优化运行控制。
第一步
第二步
第三步
通过控制网络把优化结果下传到各注水站，通 过注水站计算机控制系统、实现对注水站的控制， 进而实现对注水系统的全局优化控制。
二、技术原理
注水系统节能措施目的是降低注水泵泵管压差、降 低管网压力损失、降低井口控制损失，提高注水泵泵效 等。注水系统区域性多点调参优化运行技术是针对注水 系统的能耗损失点进行技术攻关，研究开发综合性节能 技术措施，实现注水系统整体优化运行，包括前置泵低 压变频调速技术和注水系统优化运行仿真技术两部分。
二、技术原理
1.前置泵低压变频调速技术
当注水泵运行压力大于管压时，根 据泵实际情况拆级后再与单级前置泵串 联，保证注水泵运行在高效区，并利用 变频技术调节前置泵出口压力降低泵管 压差。计算机控制系统对前置泵实行变 频调速优化控制，进行注水泵压力闭环 和流量闭环控制，控制小功率增压泵变 频运行，保证注水泵运行在安全、合理 的状态下。