大庆油田有限责任公司第六采油厂

大庆油田有限责任公司第六采油厂 喇400注水站高压变频器改造

作者：朱同德（北京中油亚光自动化技术有限公司 总经理）

一．喇400注水站概况

1. 概述

喇400注水站是我厂北西块聚驱注水站，于2000年11月建成投产，设计规模为2.88⨯104m 3/d ，共有157口聚合物注水井。该站现分为注曝氧污水和清水两套流程，站内共有5台泵（型号相同），其中1#、2#泵用于注曝氧污水，3#、4#、5#泵用于注清水。周围辐射有8个注入站，其中，5#、6#、7#为污水稀释聚合物注入站，目前日配注量为5129 m 3/d ； 1#、2#、3#、4#、8#为清水稀释聚合物注入站，日配注量为8683 m 3/d 。该站于2005年底注聚结束。站内各泵及配套电机参数如表一和表二所示。 表一：喇400注水站注水泵型号及参数

2.

注污水区块现状

5台泵中1#、2#泵用于注污水，平常只运行一台泵，另一台泵备用，由1#、2#倒换工作。周边辐射有三个注入站，分别为5#、6#、7#注入站。该系统平面图如图一所示。

图一 注污水泵站及注入站平面图

以2003年5月20日~2003年6月20日一个月间污水区块的工作数据为例，该区块在此期间的生产曲线如图二所示。

图二注污水区块2003年5月20日至6月20日生产曲线污水区块配注量为5129 m3/d，泵排量变化范围为6410~7498 m3/d，平均为7131m3/d；注入站（5#、6#、7#注入站）注水量变化范围4302~4788 m3/d，平均为4707m3/d；回流量变化范围1708~2827 m3/d，平均为2424m3/d，回流水量进入普通污水注水管网。

泵出口压力变化范围15.7~17.9MPa，平均泵压为17.33 MPa；管压变化范围14.9~16.3MPa，平均管压为16.17MPa；泵管压差范围为0.3~1.6MPa，平均为1.16 MPa；注水单耗变化范围5.60~6.90 kWh/m3，平均单耗为6.18kWh/m3。

3.注清水区块现状

3#、4#、5#泵用于注清水，平常只运行一台泵，另两台泵备用，由3#、4#、5#倒换工作。周边辐射有五个注入站，分别为1#、2#、3#、4#、8#注入站。该系统平面图如图三所示。

图三注清水泵站及注入站平面图

以2003年5月20日~2003年6月20日一个月间清水区块的工作数据为例，该区块在此期间的生产曲线如图四所示。

图四注清水区块2003年5月20日至6月20日生产曲线

清水区块配注量为8683 m3/d，泵排量变化范围6830~8431 m3/d，平均为8123m3/d，与注入站（5#、6#、7#注入站）注水量基本匹配。

泵出口压力变化范围14.7~15.5MPa，平均泵压为15.53 MPa；管压变化范围

14.1~15.1MPa，平均管压为14.9MPa；泵管压差变化范围为0.4~0.9 MPa，平均为0.63 MPa；

注水单耗变化范围5.40~5.90 kWh/m3，平均单耗为5.70kWh/m3。

4.喇400注水站技术改造的必要性

根据北西块注水站目前运行情况来看，注污水区块相对于我厂其它系统单耗高的原因主要有三点：

（1）打回流严重浪费了电能和水源。主要是由于目前污水区块站内注水泵能力与站外注聚用水量不匹配而造成的（DF300泵，而配注量仅为5129 m3/d），由于受系统

压力等因素的影响，对于高压大功率离心式注水泵无法进行无极差的排量调节，

多余水量只能以回流方式排放。

（2）泵出口阀门开度由人工调节，很难及时跟踪系统的变化，人工调节在时间上存在滞后性。

（3）站内管理还处于手工操作阶段，各种数据全由人工记录，缺乏对各运行参数的最优化分析，很难保证设备高效、合理运行、。

针对以上情况，对污水区块实施高压变频技术改造，将可有效降低单耗、避免回流。

同时，由于不同时期地质配注量的调整及注入速度调整的影响，致使注水量的波动较大。附件二为喇400（北西块）注水站自2000年以来污水、清水日注入量曲线，该曲线列出了自2000年以来近三年该站污水、清水日注入量数据，由图中的数据可知，两套系统日注水量变化较大，污水日注入量范围为1841~7329m3/d，清水日注入量范围为6418~18080 m3/d。为适应注水量的变化，需频繁调注水泵及管网的运行方式。如果只是以静态的方式考虑治理的措施，如对注水泵能力进行重新配置（更换大泵或小泵）、依靠人工手动调节注水泵的开启台数及阀门的开闭度以调节系统的注水量，从实际上讲也可以在一定程度上暂时解决某个阶段存在的问题。但一方面，这些做法难以做到精确控制，造成电能浪费；同时这种做法不能适应注水生产的动态变化，一旦情况发生变化，注水站能力配置又将不适应站外注入动态的变化，需继续进行改造，引起重复投资。所以，从喇400注水站的生产现状、存在的问题及今后站外注入系统的变化等方面考虑，我们建议对该站实施高压变频改造。

二．喇400注水系统调整改造方案

1.技术改造方案

鉴于喇400注水站的实际状况，在考虑区块开发和水量平衡的同时，编制了变频器

驱动高压注水泵注水的改造方案，工艺流程为：高压变频器注水机组注水站外网注水井。考虑到历史运行状况，此次设计时兼顾现有的清水管网和污水管网的互用，采用一拖二变频驱动方案和闭环寻优控制调节方式，即变频器通过输出切换可分别控制两台注水泵（污水、清水各一台），从而保证变频器运行的时率；采用闭环寻优控制解决泵管压差大、单耗高、水量浪费严重的问题。

闭环控制系统原理如图五所示。流量和压力为系统的两个主要参数，将系统实测的流量和压力信号与地质要求的流量和压力（期望值）进行双PID调节；通过模糊推理的方法自动寻优控制，根据推理结果，系统及时自动调整高压变频器的输出，并自动计算出变频器的最佳运行频率。