單井增注系統(tǒng)優(yōu)化--智能恒壓變頻注水技術(shù)應(yīng)用

沈陽(yáng)采油廠2007年7月1一、建設(shè)項(xiàng)目提出的必要性和依據(jù)沈陽(yáng)油田目前共有單井多柱塞增壓注水3DS泵48臺(tái)，主要分布在中低滲區(qū)塊，裝機(jī)功率2433KW，每小時(shí)理論排量3-8m3，實(shí)際注水壓力20-29MPa。增壓注水泵在中低滲油藏注水開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中存在兩個(gè)突出問(wèn)題：

1、現(xiàn)狀分析2

隨著開(kāi)發(fā)時(shí)間的推移，中低滲油藏注水井平均注入壓力逐年上升，吸水能力顯著下降。查閱相關(guān)資料表明：有135口注水井平均注水壓力和吸水指數(shù)發(fā)生了變化

1、現(xiàn)狀分析⑴壓力擴(kuò)散減緩，注水壓力上升快，不能連續(xù)平穩(wěn)注水。一、建設(shè)項(xiàng)目提出的必要性和依據(jù)3目前在運(yùn)泵30臺(tái)，平均泵效只有31.13%，單耗平均約為9.7kWh/m3。日耗電約1.46×104kWh，其中泵開(kāi)回流做無(wú)用功日耗電約0.8×104kWh，占總耗電量的54.8%。

1、現(xiàn)狀分析⑵與實(shí)際需要不匹配，設(shè)備使用效率低，能耗高

。一、建設(shè)項(xiàng)目提出的必要性和依據(jù)4中低滲油藏滲透率低，隨著注水開(kāi)發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)，大部分儲(chǔ)層由于粘土和微粒的遷移、聚集以及注入水水質(zhì)的超標(biāo)，出現(xiàn)喉道或微裂縫堵塞、孔喉減小、物性變差的趨勢(shì)。地層注入壓力逐漸升高，壓力傳導(dǎo)減緩，水井憋壓嚴(yán)重，泵在運(yùn)行過(guò)程中的排量遠(yuǎn)大于注水井地層當(dāng)前的吸收量，從而導(dǎo)致注水壓力在短時(shí)間內(nèi)超過(guò)泵本身允許的額定壓力范圍而停機(jī)，注水時(shí)率及注入水量大大降低。

2、技術(shù)改造思路分析

油藏開(kāi)發(fā)是個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，增壓注水系統(tǒng)必須具有較好的匹配性，以滿足動(dòng)態(tài)變化的需要一、建設(shè)項(xiàng)目提出的必要性和依據(jù)5

2、技術(shù)改造思路分析現(xiàn)場(chǎng)與泵配套應(yīng)用的三相異步鼠籠式電機(jī)是以恒定的轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的，在出口保持一個(gè)基本恒定的排量值，無(wú)法適應(yīng)油藏動(dòng)態(tài)的要求。

注水量是壓力和時(shí)間的函數(shù)，只要壓力和時(shí)間選擇控制恰當(dāng)，水井就能夠連續(xù)平穩(wěn)注水。因此，在保持注水壓力不變的前提下，通過(guò)改變注水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使之提供連續(xù)可調(diào)的排量，做到與地層瞬間吸水量相匹配。一、建設(shè)項(xiàng)目提出的必要性和依據(jù)6

2、技術(shù)改造思路分析通過(guò)延長(zhǎng)開(kāi)泵時(shí)間，提高注水時(shí)率，使地層緩慢持久的按需吸水，滿足配注要求。同時(shí)，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，機(jī)泵的特性曲線相應(yīng)改變，泵在工況點(diǎn)工作，泵干壓差降低，耗電量大大降低。一、建設(shè)項(xiàng)目提出的必要性和依據(jù)7

3、技術(shù)原理

在增壓注水泵上引用變頻恒壓控制柜，通過(guò)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，改變泵的實(shí)際排量。通過(guò)調(diào)節(jié)器自動(dòng)跟蹤瞬時(shí)情況，采取相應(yīng)動(dòng)作，當(dāng)排量大于配注時(shí)，調(diào)節(jié)器通過(guò)比較運(yùn)算，控制變頻器降低轉(zhuǎn)速，降低排量;反之亦然。在保持壓力恒定的前提下，使實(shí)際排量與地層吸水量保持匹配。一、建設(shè)項(xiàng)目提出的必要性和依據(jù)8

3、技術(shù)原理變頻器主回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)◆變頻調(diào)速裝置主回路主要包括整流電路、濾波電路、逆變電路三大部分。一、項(xiàng)目實(shí)施背景和依據(jù)9二、項(xiàng)目資源情況、建設(shè)規(guī)模和建設(shè)地點(diǎn)的初步設(shè)想實(shí)施地點(diǎn)以沈95塊、邊臺(tái)潛山為主，還包括沈625潛山、沈253潛山、沈179塊、沈24塊、沈161塊、沈67塊等區(qū)塊注水困難井。安裝恒壓變頻注水調(diào)速裝置40套。區(qū)塊井?dāng)?shù)區(qū)塊井?dāng)?shù)邊臺(tái)潛山9沈2571沈95塊12沈1793沈6114沈1612沈6253沈671前3-沈122沈253、沈24310三、投資估算總投資200萬(wàn)元37kW注水電機(jī)恒壓變頻控制裝置14套，單價(jià)3.8萬(wàn)元，45kW7套，單價(jià)4.3萬(wàn)元，50kW2套單價(jià)4.6萬(wàn)元，55kW2套，單價(jià)4.8萬(wàn)元，75kW15套，單價(jià)6.5萬(wàn)元。恒壓變頻控制裝置平均單價(jià)5萬(wàn)元/套，40套需200萬(wàn)元。11四、項(xiàng)目的進(jìn)度安排第一階段：2007.7－2007.8施工前準(zhǔn)備第二階段：2007.9－2007.12現(xiàn)場(chǎng)施工、投運(yùn)12五、效益、效果預(yù)測(cè)隨機(jī)測(cè)試表中可以看出平均每口井的回流量為31.69m3/h，回流量占理論日注入量的比例為36.49%，當(dāng)使用變頻調(diào)速裝置進(jìn)行控制時(shí)，可基本達(dá)到無(wú)回流，則回流所消耗的電能就可節(jié)省下來(lái)。有回流時(shí)，平均有功功率為17.51kW，所以用變頻調(diào)速裝置后可節(jié)省有功為17.51×36.49%=6.39kW，一天可節(jié)電6.39×24=153kWh，一年可節(jié)電153×365=55845kWh，即安裝變頻調(diào)速裝置后平均每口井有功節(jié)電率為36.5%，可節(jié)電55845kWh⑴有功節(jié)電13五、效益分析各電機(jī)的功率因數(shù)（cosΦ1）的平均值為0.63，當(dāng)安裝變頻調(diào)速裝置后，可提高功率因（cosΦ2）數(shù)到0.98。則在視在功率相同的條件下，節(jié)省無(wú)功功率可按下式計(jì)算：（S×sinΦ1-S×sinΦ2）/S×sinΦ1=74%即安裝變頻調(diào)速裝置后平均每口井無(wú)功節(jié)電率為74%，19.58×74%=14.5kVar，一天可節(jié)電14.5×24=348kVar，一年可節(jié)電348×365=127020kVar,無(wú)功當(dāng)量按0.02來(lái)取，每口井每年綜合節(jié)電量為55845+127020×0.02=58385KWh，40口井年節(jié)電230萬(wàn)度，相當(dāng)于929.2萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤,一度電按0.58元計(jì)，則單井一年可節(jié)電費(fèi)58835×0.58=33863元，每年共可節(jié)約電費(fèi)3.38×40＝135.2萬(wàn)元，該項(xiàng)投資回收期為：200/135.2＝1.5年

⑵無(wú)功節(jié)電14井號(hào)電機(jī)功率

（kW）運(yùn)行電流

（A）有功功率

（kW）無(wú)功功率

（kVar）視在功率

（kVA）功率因數(shù)實(shí)際運(yùn)行時(shí)間（h）實(shí)際日注量（m3/h）理論排量

（m3/h）理論日注量（m3）回流量

（m3/h）回流量占理論日注量比例（%）每小時(shí)有功節(jié)電（kW）一區(qū)15號(hào)站

邊32-22559554.9728.7462.030.886247561446947.926.33一區(qū)16號(hào)站

邊29-25453012.3515.0719.480.63420433601727.673.42一區(qū)14號(hào)站

邊34-24453515.398.517.580.87524293724359.679.18一區(qū)15號(hào)站

邊31-025754410.5826.428.440.372919327830.673.24一區(qū)17號(hào)站

邊327-24373218.777.1519.970.941022330827.675.19一區(qū)14號(hào)站

邊32-23374311.923.3927.170.5091540345511.001.31四區(qū)30號(hào)站

邊14-2837286.417.7919.070.3624293724360.003.84四區(qū)30號(hào)站

邊12-24756018.0525.0836.120.7224136614485.500.99四區(qū)31號(hào)站

沈22975429.1724.