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轉油站機泵節能技術與方法應用分析

文檔作者：胡延軍文檔來源：大慶油田有限責任公司第六采油廠		點擊數：	更新時間： 2022年04月28日
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■ 技術·應用，Technology&amp;amp;Application
轉油站機泵節能技術與方法應用分析
胡延軍(大慶油田有限責任公司第六采油廠)
摘要 機泵用電是油田用電的重要組成部分， 由于機泵高配低效等諸多因素的影響，導致
實際生產運行中大量電能浪費。針對現狀，分析了造成轉油站機泵能耗高的原因，通過采取減
級、變頻、延長停摻時間、涂膜、更換機型、單泵分洗等治理措施，使轉油站同比去年多節電
2 5 X 1 0 kWh，年節約電費14萬元，收到了較好的節能效果，為油田站庫機泵節能降耗工作提供
了可借鑒的實踐管理經驗。
關鍵詞 轉油站 離心泵 能耗 節能措施
D0I：10．3969／i．i ssn．2095-1493．2014．009．006
轉油站承擔著采油隊抽油機、螺桿泵、電泵井
的產液、產氣處理和含水原油外輸及集油管網摻
水、油井熱洗等任務，是油田油氣集輸的專用場
所。油田現場能耗主要分為采油、集輸、注入三大
系統能耗，其中轉油站集輸系統能耗占總能耗的比
例為70％左右，而輸油泵、摻水泵、熱洗泵又是油
氣集輸系統中的主要耗電設備， 占集輸耗電的
60％，存在一定的節能潛力。通過調查轉油站機泵
運行情況，發現綜合耗電高的主要原因，并采取行
之有效的措施來遏制能耗的上升，為轉油站節能降
耗提供技術支持是油田亟待解決的問題。
1 轉油站機泵能耗分析
據統計我國驅動各種泵的電動機超過5 X
10 kWh，每年要消耗800×10 ～1000 X 10 kWh的
能量，占我國工業能源消耗量的75％ ，總能源消耗
量的60％ 。經統計某作業區20l0—2013年集輸油
系統年耗電為2500×10 kWh左右，主要包括轉油
站外輸油、摻水、熱洗耗電，如轉油站外輸油系統
輸液單耗，最高的站輸液單耗為0．46 kWh／m ，最
低的站輸液單耗僅0．1 kWh／m 。
1．1 外輸泵能耗分析
本站外輸泵型號為155D一30A×4， 額定電流
164 A， 理論排量為3720 m ／d， 而目前最高流量為
3200 m ／d左右。為了平穩輸油，采用控制泵出口閥
作者簡介：胡延軍，集輸技師，2006年畢業于大慶石油學院，從事
油氣集輸工作，E—mail：bhlluck@163．COI／I，地址：黑龍江省大慶油
田有限責任公司第六采油廠第三油礦，I631I4。
1 4 l vvw ．syshj ．c。m
門的開啟度來調節外輸排量，但這樣截流損耗大，
大量電能消耗在克服截流部件的阻力上，損失率可
達到16％ ～19％，導致泵不在經濟高效區內運行。
實際運行時泵管壓差達到0．7 MPa，超過大慶油田
規定的泵管壓差值0．5 MPa的標準。綜合情況分
析，泵機組運行效率低的主要因素是泵管壓差大以
及泵流量、揚程與實際生產需要不相匹配。本站
2013年輸油全年總耗電為230 310 kWh。
1．2 摻水泵能耗分析
油井生產所需的拌熱摻水量是隨著油井回油溫
度和環境溫度升高而逐漸減少的。本 站從2003年
采取了夏季停摻水泵管理，使油井摻水總量大大減
少。隨著油田進入高含水期的開采，油井產液、含
水逐漸上升，使不摻水生產的油井數逐漸增多，結
合近年季節和環境因素的變化，給延長停泵時間提
供了內在及外在條件。
另外冬季摻水泵輸送的液體為緩沖罐沉降的含
油污水，水質差、礦化度高，在長期高溫運行狀態
下，造成泵內結垢腐蝕，泵效明顯下降。轉油站每
年定期酸洗，定時定量加注緩蝕阻垢劑，但治標不
治本，只能暫時延緩泵垢的危害，而且這些化學藥
品會造成環境污染，損害泵內機件。本站2013年
摻水泵全年總耗電為401 385 kwh。
1．3 熱洗泵能耗分析
本站兩臺熱洗泵機組主機型號為YD48—50 X
12，揚程為600 m， 額定排量為48 m ／h； 副機型號
為YB315M一2，功率132 kW，額定電流242．3 A。
根據實際洗井經驗，熱洗壓力達到4 MPa左右可保
證洗井質量(另有洗井溫度作為熱洗輔助條件)。
現有機組在正常洗井時(即井、問、站控制良好，
沒有憋壓現象)， 電流控制在180～200 A之間，熱
洗壓力即可到5～6 MPa。另外近年來螺桿泵增多，
因其為容積式的轉子泵，洗井時，熱洗泵排量大，
螺桿泵需要熱洗排量相對較少，使熱洗泵的大量熱
洗水打到摻水管線內做無效水循環。因此現有機組
整體技術參數與實際生產不匹配，存在“大材小
用”現象，設備沒有充分發揮其功效，從而造成實
際生產運行中大量電能浪費。據統計2013年熱洗
泵全年總耗電為94 726 kWh。
2 轉油站機泵節能措施
機泵能耗高是由機泵運行效率低引起的，機泵
的運行效率由泵的運行工況點所決定，泵的工況點
就是離心泵特性曲線與管路特性曲線的交點，即離
心泵給出的能量與管路輸送液體所消耗的能量相等
的點稱為離心泵工況點。而要提高離心泵運行效率
就要用技術的手段調整離心泵的工況點，也就是讓
離心泵在最佳工況區內運行?，F場廣泛采用的是改
變離心泵性能曲線的方法來調整離心泵的工況點。
結合2013年油田老區改造，提出了各類機泵
的節能措施，在1—9月份間實施，達到了預期的
效果，且收到了一定的經濟效益。
2．1 外輸泵節能措施
2．1．1 離心泵減級
本站有3臺外輸泵，1 、2 為變頻泵，因此對3
工頻泵改造減級， 由四級減為三級(減去第三級葉
輪， 中間加入相應尺寸減級套填補)。2013年4月
改造實施完畢，減級后泵管壓差降低，輸油平穩。
見表1、表2。
表1 3 外輸泵減級前后各參數對比
月運行情況 液量，m 輸油耗電／kWh 輸液單耗／(kWh·in )
減級后按月節電6000 kWh計算，年節電3．6×
10 kwh (按運行6個月計算)，年節約電費1．970 2
萬元(按0．547 3元／kWh標準計算)。輸液單耗由
0．22 kWh／m 下降至0．16 kWh／m 。
技術·應用，Technology&amp;amp;Application ■
2．1．2 應用變頻技術
轉油站2臺外輸泵安裝變頻(一拖二)裝置。
由交流異步電動機轉速公式n=6o／(1一S)IP
可知，在磁極對數P和轉差率S不變時，如均勻地
改變電源的頻率廠，就可平滑地改變電動機的同步
轉速n， 因此變頻器是通過改變供電頻率來改變電
動機同步轉速，使與電動機相連的泵轉速與電動機
轉速相同，泵出口閥門可處于全開狀態，使機泵達
到“無阻力” 輸送， 同時實現動態調控泵運行參
數，維持液位或壓力穩定在設定位置上，保證外輸
泵在最佳工況區域運行，避免無效損耗。實踐證
明，利用變頻調速避免了設備“大馬拉小車”，節
能效果明顯。
變頻技術調速范圍寬，調速效率高；功率因數
一般保持在0．92左右，啟動次數不受限制，啟動損
耗小，對電網沖擊小，啟動電流約為額定電流的
1～1．2倍，電動機繞組不會過熱；可有效延長機泵
及相關設備的使用壽命，進一步降低裝置運行噪
聲，操作簡單，安全可靠。應用此技術與更換機泵
相比將大大減少投資。
應用變頻調速裝置消除了閥門截流產生的無功
能耗。變頻運行頻率僅為33 Hz，站內泵管壓差由
原來的0．7 MPa下將至O．1 MPa，轉油站日均節電
240 kwh， 年節電4．32×10 kwh(按運行6個月計
算)， 年節約電費2．364 3萬元(按0．547 3元／kWh
標準計算)。在來液量穩定、生產條件允許的情況
下，將變頻由自動改為手動運行，每天還可多節電
1OO kW h。
2．2 摻水泵節能措施
2．2．1 延長停摻時間
轉油站2003年開始冷輸試驗，季節性停爐停
泵。每年夏季都停用摻水泵來實現節能目的。按平
常管理全年停運摻水泵時問為5月初一9月末，共5
個月。但根據近年來氣候變化， 自然環境溫度有所
升高，且隨著油田的深入發展，含水由開發初期的
50％上升到現在的95％ 以上，管道沿程摩阻下降，
原油流動性增強，摻水伴熱作用顯著降低。根據環
境及原油物性變化，結合現場跟蹤調查，并總結管
理經驗，本站在原有停摻時間上前后各延長1個月
— — 提前1個月停泵和推遲1個月啟泵，也就是停
泵時間改為每年4月初一l0月末， 由原來的5個月
延長至7個月， 多停摻2個月。本站2013年開始嘗
試此管理方法，同樣保證了生產正常運行， 同時達
到了節能效果。
~1-11 1年第q期石油石化節能l 15
■ 技木·應用，Technology＆Application
啟動摻水泵日耗電為2000 kWh左右，按上述
管理方法， 年節約電費：2000 X 60 X 0．547 3=6．567
6萬元(按60 d，0．547 3元／kWh標準計算)。
2．2．2 應用涂膜技術
摻水泵涂膜處理技術是將泵殼體、葉輪、導翼
等泵內主要過流機件，經過高光潔度材料涂層后，
減小能量損失，增加流速，從而提高泵效，進而節
省電耗。其特點是涂層不易破損脫落，可使泵內流
道表面光滑，降低粗糙度，水力條件良好，不易結
垢，并且抗流體腐蝕和氣蝕損害。
目前，本站2臺摻水泵已于2013年1月份增效
涂層完畢并投運生產，運行良好。據計算涂膜后日
節電130 kWh。截至2013年12月底已累計運行
3600 h(4— 10月份停摻)，年節電1．95 X 10 kwh，
年節約電費 1 067 2萬元(按0．547 3元／kWh標準計
算)。
2．3 熱洗泵節能措施
2．3．1 更換機組
整體更換熱洗泵機組。更換主機型號為
DYGA150_-80×12，揚程600 1TI，額定排量25 1TI ／h；
副機型號為YBz一280M一2，功率90 kW，額定電
流160 A。在裝配中直接減去泵一級葉輪—— 由12
級減為11級(減去中間一級葉輪，并加入相應尺
寸工藝套填補)。2013年6月實施完畢，機組運行正
常，熱洗效果良好。見表3、表4。
表3 熱洗泵機組更換前后各參數對比
項目 排量／(m ·h )揚程／m 電流，A 泵／~,／MPa 熱洗壓力／MPa
熱洗耗電，kwh 203
2．3．2 單泵分洗
一般采用一泵一井的熱洗方式洗井，但在實際
洗井生產中，由于具體井所需熱洗排量有限(例如
螺桿泵洗井排量為8～9 m ／h)，熱洗泵排量又較
大，為防止洗井壓力過高，造成干線穿孔等事故，
通常在轉油站或計量間內泄壓，這樣就會導致剩余
的熱洗水量做無效循環。針對此問題，經過現場跟
蹤調查，摸索出啟動1臺熱洗泵同時分洗2口油井
的方法。具體做法是選擇1口抽油機和1口螺桿泵
或2口螺桿泵井同時洗井(動液面都在300 400 m
以下最好)。洗井時把壓力控制在3～4 MPa之間，
先把洗井液導入所需壓力較高的油井，控制正常
后，再把剩余熱洗液導入另一口油井進行洗井。該
方法自2013年在本站實施，實現了單泵次洗井情
況下運行效率最大化，既保證了洗井效果和正常生
產，又有效地利用了能源，達到了節能的目的。
本站平均洗井周期112 d，年計劃洗井150井
次，采用單泵分洗后，年減少洗井43井次。每次
洗井耗電400 kWh；年節約電費：400×43 X 0．547
3=0．941 3萬元(按0．547 3元／kWh標準計算)。
3 結論
1)根據油田生產動態變化及時優化機泵運行
參數和采取節能措施，是提高機泵泵效和系統效
率、降低機泵生產耗電的重要手段。
2)加強轉油站的實際運行管理，進一步改造
制約油田生產中的耗能問題，對油田節能降耗具有
重要意義。
3)節約、高效生產已納入油_田的日、常管理
中，廣大員工應根據油田系統運行參數的變化不斷
改進完善節能方法和措施，為油田實現有質量、有
效益、可持續發展做出貢獻。
— — 參考文獻：
機組更換后按每次洗井節電200 kWhi}~ ，年 [1]姬忠禮
， 鄧志安．趙會軍．泵和壓縮機[M]l北京：石油_[
節電2．14×10 kWh，年節約電費1．171 2萬元(按 業出版社
， 2009
0．547 3元／kWh標準計算)。 (收稿日期：2014—04—25)
16 l ．。y。hj ． 。
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