离心注水泵与柱塞泵比较

油田注水工艺优化研究，属异常低压系统，开发方根据开发方案，牛圈

湖油田油层压力系数0.71注水开发的特点是注水井数量式为采用超前注水提高地层压力的注水开发方式。3。，注入压力相对不高，不到6000m20MPa/d94较多，达口，注水量较大，约第十年的注水量将减小到初注水量的变化趋势是随着地层压力的提高逐渐减小，注水工艺的对油田上述特点，进行油田注水设备的优选，始注水量的60%左右。优化，为今后油田地面工程设计提供必要的技术支持。

注水设备优选一、

种，柱塞泵和离心泵。以下就排量、排出压2油田常用的注水升压设备有力、效率等性能参数及维修、维护、设备价格等方面对这两种泵进行对比。离心泵a.

离心泵的性能范围很广。油田注水采用的离心泵均为多级离心泵，其扬程33。

/h~500 m之间，最高可达3000m。排量一般较大，从40m/h在1500m~2500m 轴功率从几百到数千千瓦，所以一般采用高压电机拖动。离心泵在设计时，其效率可根据计算确定，依其排量和比转数，效率范围。高扬程、排量不高的泵效率一般不是很高。泵内的损失分为机械损36~90%从容积效率和水力效容积损失和水力损失，与之相应泵的效率分为机械效率、失、率，三种损失之和为泵的总损失，三种效率之积为泵的总效率。n的关系如下：机械效率基本受比转数控制，机械效率η与比转数sm1??m15.05?176n s根据上式估算泵的机械效率见表7-6。

sm

v 1??m qq1?1?QQ

式中：：密封环处泄漏量q ：轴向力平衡机构处泄漏量q1：泵的排量Q通常只能用经验公式进行估算。其值与泵的比转数关系不大，η水力效率h而与泵的大小有关，可用下式估算：Q?lg0835.1?0?3h n

式中：3/s) Q(m：泵的设计排量(r/min)

n：泵的转速泵的总效率为上述三种效率之积。图7-6给出了单机离心泵、混流泵和轴流泵与比转数和排量的关

系。．

单级离心泵、混流泵和轴流泵可达到的效率范围与比转数及流量的关系（图7-6）

由上图可见，离心泵的效率范围从36%~90%。同一排量的泵，比转数n s大约在160时，泵的效率最高。牛圈湖油田注水量为29～68L/s，若运转1台泵，选择单级扬程159m的13级离心泵，其比转数经计算为64，查上图可得知其效率为76%，轴功率计算为1889kW，电功率为2099kW。若运转2台泵，则比转数为45，效率下降到68%。轴功率为2111 kW，电功率为2345 kW。由上述方法得到的效率为这一性能离心泵效率的上限，略高于设备说明书的标定效率。离心泵与原动机一般采用键连接传动，传动效率为100%。所以上述效率既为泵的总效率。牛圈湖油田注水量的变化幅度预计为设计水量的43%~100%。对于这样的变化幅度，运转2台泵的必要性不大，同时多耗电约245kW。所以选择运转1台泵。温州嘉利特荏原泵业有限公司生产的TDF250-290×7型离心注水泵设备万元。243报价．

泵的排量需进行调节，可以通过调节阀、回流和调节电机转速来实现。用回流调节将造成大量的能量浪费，一般不宜采用。通过调节阀调节（泵恒转速）与变频调速的运行参数对照见表7-7。

表7-7中电机效率按90%计算。由上表可见，增加变频调速之后，节电百分率从3.2%~6.8%，按注水量匀速递减考虑，平均节电百分率为5.64%。按电机平均运行功率1800kW计算，年平均节电89万度。曾加变频调速的工程费用约330万元（其中变频器和变频用变压器设备费300万元，配专用变频电机设备增加费20万元，施工费10万元），按电费0.5元/度计算，投资回收期为7.2年，内部收益率5%，财务净现值-341.37万元，经济上不可行。经计算电费高于0.62元/度时，经济上可行。变频调速投资较大，节电效果不是很明显，不推荐采用，用调节阀调节流量即可满足生产需要。

b.柱塞泵

柱塞泵是容积式泵，其性能特点是在设计工况范围内排量与排出压力无关，为一常数。一般适用于输送高粘度、大比重的液体，排出压力较高而排量相对不3时排量一般25MPa排出压力，/h30m时排量一般不大于20MPa排出压力为大。．

3/h。轴功率一般不超过200kW，采用低压电机拖动。不大于24m

近年来，开始出现大排量的高压柱塞泵，重庆水泵厂生产的3D9-105/22型3/h。其轴功率达到750kW以柱塞泵，额定排出压力22MPa时，排量可达105 m上，采用高压电机拖动。大港油田中成机械制造有限公司生产的最大型的柱塞泵，3/h，配低压电机功率为315kW时，额定排量为42 m。20.7MPa额定排出压力柱塞泵在设计时，其效率用计算方法很难确定，只能用试验方法确定。传动方式有皮带传动和键连接传动两种。电动泵的效率范围是η=60%~90%。用于油田注水的柱塞泵效率一般较高，计算传动损失在内的泵效可达80%甚至85%以上。大港油田中成机械制造有限公司生产的柱塞式注水泵采用皮带传动，效率均在85%以上，重庆水泵厂生产的柱塞式注水泵采用键连接传动，效率最高达89%。

柱塞泵的排量调节方法有2种，一种是通过回流调节，另一种是通过变频调节。柱塞泵的设备价格，重庆水泵厂生产的3D9-83/22型三柱塞泵，额定排出压3/h，配高压电机功率630kW，设备报价80力22MPa，额定排量83 m万元。大港油田中成机械制造有限公司生产的5ZB-20/43型五柱塞泵报价45万元。根据牛圈湖油田的注水量及其变化特点，选用排量相对较小的5ZB-20/43型五柱塞泵，对注水量变化适应性较强，其所配低压电机便于变频调速。

c.两种泵型的比较

柱塞泵与离心泵相比，运行效率至少高10个百分点，年节电量近15%。见表7-8。表7-8运行离心泵与柱塞泵耗电量对照表

注：表中未考虑离心泵节流调节系统压力的损失

运行柱塞泵，泵效高，单台排量较小，使用比较灵活，可选择1～2台变频运行，变频设备投资不高，节能效果较好，便于控制。但设备数量多，需厂房面．

积较大，易损件较多，维修工作量较大。

运转离心泵，设备数量少，维修工作量小。但设备效率较低；单台设备较大，排量调节不是很灵活，电机变频设备投资较大，不经济；在相当长的时期内靠节流调节注水系统压力，造成较大的浪费。

通过上述分析比较，我们认为牛圈湖油田注水设备应选择柱塞泵，单台设备排量适中，使设备数量不致太多，同时使用又较灵活，变频设备不很昂贵，得到最佳的使用效果。

二、注水系统优化研究

（一）布站方式

根据牛圈湖油田的井网部署，布站方式考虑两个方案。方案一是分期建设33/d

的注水站；二期工程分座规模为4800m座注水站，一期工程在联合站建设133/d。方/d和1000m别在主体区块的东西两侧各建1座注水站，规模分别为500m3/d，座注水站，分期实施，一期工程建设规模案二是只在联合站内建14800m3/d。二期工程1500m

方案一注水系统压力损失小，最大压力损失0.75MPa；只是建站投资略大，管理