国产高压大功率变频器在油田注水系统上的应用与实践

　　一、引言

　　通过注水井向油层注水，是保证油层压力，提高油藏采油速度和采收率而被广泛采用的一项重要开发措施。在油田注水工程中，注水泵是满足油田注水，保证地层压力的源设备，为了保证较长时期内满足油田注水需要，在设计上注水泵的容量选型一般都较大，同时在实际生产中，日注水量又总是一个波动较大的参数。特别是在高压注水系统中，大马拉小车的现象比较普遍，注水泵泵压与注水管线干压之间存在较大的压差，必须靠控制出口阀门来保证注水管网的注水压力，这样既造成大量的电能被白白的消耗掉，同时又由于泵压较高对机泵的运行也十分不利。在保证油田配注要求的前提下，如何提高注水系统的效率，使其能耗降到最低，一直是我们研究探讨的课题。近几年国产高压大功率变频技术取得了新的突破，为我们在高压注水系统采用交流变频调速装置创造了条件。变频装置依据注水管网需要的压力进行参数设定，自动调节注水量，既节约大量的电能又降低了机泵的损耗，对降低油田生产运行成本有着十分积极的意义。

　　二、油田注水工艺概况

　　沈阳油田现有注水站5座，共安装高压注水泵16台，总装机容量23400KW，目前正常运行4-5台注水泵，运行容量7900KW。为适应注水量的变化，实现合理注水，需不断调整注水泵的运行方式。在没有调速措施的情况下，只能通过开泵台数或人工调节阀门来控制流量，必然造成注水系统能耗增高。以采油作业二区为例进行分析：

　　采油作业二区的注水任务主要由沈二注水站与沈四注水站联网运行共同承担，联网主干管线约8公里，总注水量在8200至9700方/日变动，波动幅度+15%、-20%。该管网中正常启运两台1800KW高压注水泵，注水排量分别为250m3/h(沈二注水站)和200m3/h(沈四注水站)，管网平均干压为16.9MPa，泵压为18.9MPa，存在2Mpa的压差，注水量昼夜变化比较大，原设备又只能定速运行，所以只能靠调节阀门的开度来调节注水量的大小，人为地改变了管网的阻力，增加了管网损耗，造成相当大的一部分能量浪费在阀门上，致使注水单耗居高不下，不但不能够经济运行，而且增加了工人的工作量，调节不及时还会造成管网压力过高或过低，流量过大或过小，影响生产工艺及设备的安全运行，由此看来，如果给注水泵机组加装变频调速装置，泵管压差造成的能量损失就可以大大减小，甚至可能被消除。同时在变频调速装置的参与下，通过优化仿真，根据最优原则运行注水泵和调整注水管网的流量和压力，尽可能减少配水间及井口节流损失，从而使整个注水系统在高效区运行，达到节能地目的。