油田注水泵技術(shù)改革
油田注水是油田生產(chǎn)工作中一個重要的-工作流程，注水系統(tǒng)在油田生產(chǎn)中扮演著舉足輕重的角色。注水系統(tǒng)也是油田生產(chǎn)中的能量消耗大戶，改革提升注水系統(tǒng)，減小能量消耗，控制生產(chǎn)成本，從而將會很好的提高生產(chǎn)效率。所以油田注水系統(tǒng)的技術(shù)改革提升也是油田投資的重要領(lǐng)域。在接下來我就將淺談油田注水泵幾個常見的技術(shù)改革。
1油田注水泵的節(jié)能改造
眾所周知，注水系統(tǒng)是油田生產(chǎn)中的能量消耗大戶。那么討論油田注水泵的技術(shù)改造的時候，我們就不能不討論油田注水泵在節(jié)能方面的技術(shù)改造。
1.1關(guān)于PCP（泵控泵）技術(shù)
PCP（泵控泵）系統(tǒng)是建立在離心泵串聯(lián)和離心泵變頻的技術(shù)基礎(chǔ)上的。是在**注水泵滿負荷運行的前提下，運用增壓調(diào)節(jié)泵來彌補不足的注水揚程，從而對注水泵進行了拆級降負荷處理。也就是注水泵和增壓調(diào)節(jié)泵相互作用，揚長避短，共同協(xié)作的一個工作過程。
1.2PCP的節(jié)能原理
PCP技術(shù)中增壓泵來控制水的壓力和流量，一改之前技術(shù)中的主泵為了避免干壓過高、流量過大、電機過載等問題只能蹩壓運行的局面。蹩壓，顧名思義就憋，像人一樣，憋住體力而不用出來，后體力也就浪費掉了。而在這里，蹩壓是指注水泵的閥門不能完全打開，同理，在這個閥門不能完全打開的狀態(tài)下有很大一部分能量就浪費掉了。PCP技術(shù)中，主泵閥門完全打開，依靠增壓泵來有效地調(diào)節(jié)壓力和能量。所以，顯而易見PCP技術(shù)的應(yīng)用無疑避免了這一部分能量的浪費。
2油田注水泵的變頻控制
為了實現(xiàn)恒壓注水，以對管道實施有效的保護，油田公司在綜合考慮各方面因素后，通常會采用變頻控制，通過壓力傳感器的變化自行調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速，壓力低時轉(zhuǎn)速升高，壓力高時轉(zhuǎn)速降低，使管道壓力保持恒定，并設(shè)置壓力，進口低壓，**低壓停機出口高壓，**高壓停機功能，滿足注水泵工況的需求。
注水泵的變頻控制是需要一個精心研究設(shè)置的過程，需要根據(jù)具體油田的生產(chǎn)需要及其現(xiàn)場的具體情況而定。通過傳感器、調(diào)節(jié)器、變頻器等相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，讓工作人員簡單易行的調(diào)節(jié)電壓的輸出，**工作電壓的穩(wěn)定性。傳感器的應(yīng)用，使工作運行狀況得到及時反饋。而調(diào)節(jié)器，變頻器則在收到反饋訊息時及時有效地進行自我調(diào)節(jié)。整個工作運行過程更加智能化。此中控制柜的設(shè)計中往往會有設(shè)置遠程控制操作裝備，從而增強了工作的便利性。
過去注水泵流程一般為：水源井一儲水罐一喂水泵一注水泵。安裝變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，通過恒壓供水控制可使流程簡化為：水源井一注水泵。這一技術(shù)革新簡化了工藝流程，減少了操作步驟和水源井的頻繁啟停，實現(xiàn)了自動化供水，這樣不僅節(jié)約了電能，降低了成本，有減少了操作人員的勞動強度。
注水泵是油田注水的主力設(shè)備，其特點是：壓力高，數(shù)量多，便于維護，但維護工作量大。因此，如何減少注水泵的故障，**注水泵的安全平穩(wěn)運行，是設(shè)備管理人員面**個亟待解決的課題。使用便攜式振動數(shù)據(jù)采集儀對注水泵進行多年的監(jiān)測診斷，探索和總結(jié)出注水泵常見故障的頻譜特征。
二、常見故障的頻譜特征
1、電動機橇座支撐不穩(wěn)固
泵在運行過程中經(jīng)常發(fā)生電動機軸從膠帶輪與前端蓋之間的退刀槽處斷裂的事故，軸承處的軸徑為95mm。測試發(fā)現(xiàn)，許多電動機的振幅**過11.2mm/s，部分電動機的振幅**過28mm/s，主導(dǎo)頻率24.8hz，是電動機的轉(zhuǎn)速頻率。根據(jù)電動機的結(jié)構(gòu)及安裝方式，可以排除軸向竄動的故障，電動機轉(zhuǎn)子不平衡的可能性也很小。在橇座上采集振動數(shù)據(jù)，其振幅與電動機上的振幅很接近，頻譜與電動機上的頻譜一致。估計是橇座剛度低所致，用兩塊盤根壓蓋墊到電動機橇座下方，再次測試，振幅就降到7.1mm.s以下。可見，是長期劇烈振動造成軸的疲勞斷裂。據(jù)此，提出了對五缸注水泵電動機底座增加支撐的方案。橇座加固后，電動機再沒有發(fā)生過斷軸事故。**一項，每年節(jié)省維修費用10萬元以上。在此之后安裝的注水泵橇座雖有改進，但運行時間稍長，加固部位就出現(xiàn)松動。為此，設(shè)計了一種帶自鎖的可調(diào)高度的支撐，易于安裝，調(diào)整方便，支撐可靠。
有時頻譜圖上可能出現(xiàn)主導(dǎo)頻率是電動機轉(zhuǎn)速頻率的0.5倍頻或3 倍頻的譜線，振幅大于 11.2mm/s。這也是松動的特征，需要檢查電動機地腳螺栓松緊程度以及地腳、支撐槽鋼等是否穩(wěn)固。

變頻調(diào)速技術(shù)在油田柱塞式往復(fù)注水泵上使用的必要性
油田開發(fā)過程中地層能量不斷衰減，常用注水方式以保持地層能量，進行油田開發(fā)。一方面，注水壓力高低是決定油田合理開發(fā)和地面管線及設(shè)備的重要參數(shù)。考慮到后期開發(fā)注水井的增多，注水工藝設(shè)計和機電設(shè)備配置都比較寬裕，加之地質(zhì)情況的變化，開關(guān)井?dāng)?shù)的增減、洗井及供水不足的影響，經(jīng)常引起注水壓力波動，注水量不均勻，不穩(wěn)定。注水壓力低，注水量滿足不了油田開發(fā)的需要，必然會造成油層壓力下降；注水壓力過高，浪費動力，也造成**注，導(dǎo)致水淹、水竄；注水壓力控制難度大，也給油田生產(chǎn)帶來諸多不便，因而要求油田注水壓力恒定；另一方面，由于儲油層的壓力及油氣水分布不斷發(fā)生變化，其數(shù)值很難準確預(yù)測和控制，考慮到油田開發(fā)中的需要，在工藝和機電設(shè)備配置上都按照油田大可能的需求來設(shè)計，這一點在注水系統(tǒng)的設(shè)計當(dāng)中顯得尤為**。一般油田注水泵流程大多采用傳統(tǒng)的水源井深井泵，將水供到儲水大罐，再由喂水泵將水從儲水罐供給注水泵，后由注水泵將水注入地層。注水泵電動機大多為大功率電動機，注水泵出口壓力通常是通過調(diào)節(jié)閥門來實現(xiàn)的，操作人員隨時靠觀察壓力表的壓力來調(diào)節(jié)閥門來實現(xiàn)的，而注水泵電動機的額定轉(zhuǎn)速基本保持不變，這樣，對電動機而言，一般配置功率都較大，啟動沖擊電流大，能耗也大。大馬拉小車的現(xiàn)象十分嚴重，管網(wǎng)水泵較多，流程復(fù)雜，既浪費電能，又增加了操作人員的勞動強度。
油田注水普遍采用柱塞式往復(fù)注水泵，在工頻條件下，由于電機轉(zhuǎn)速恒定，柱塞往復(fù)頻率是恒定的，因此，排量也是恒定的。在油田的實際開發(fā)過程中，對注水量的需求是變化的，在傳統(tǒng)的方式下，為滿足配注要求，主要是通過調(diào)節(jié)注水泵的回流量來實現(xiàn)，泵的無效功耗很大。同時，由于柱塞、閥片長期滿載、高速工作，填料的磨損以及閥片的損壞頻率也很高?；亓髡{(diào)節(jié)閥長期處于半開狀態(tài)，受高壓水的沖擊，閥心容易磨損、變形導(dǎo)致關(guān)閉不嚴，給生產(chǎn)帶來不便。
變頻調(diào)速技術(shù)可以實現(xiàn)對注水泵電動機的無級調(diào)速，依據(jù)注水壓力的要求自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，在用水量變化時保持管網(wǎng)水壓恒定，以滿足注水要求。變頻調(diào)速技術(shù)是**合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)，實際應(yīng)用中得到了很大發(fā)展，隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻器的功能也越來越強，充分利用變頻器的各種功能，能很好解決注水泵能耗高，維修率高的問題。

油田注水泵節(jié)能降耗技術(shù)
主要應(yīng)用的技術(shù)
節(jié)能高效油田注水泵的應(yīng)用
由于注采出水過程中受水質(zhì)腐蝕、含顆粒物等因素影響，造成注水泵液力端配件機械磨損嚴重、維修頻繁，排量下降、泵機組效率低于節(jié)能監(jiān)測限定值，普通分體式閥組無法適應(yīng)注采出水要求，出現(xiàn)液力端主要配件使用壽命不足120小時，遠低于設(shè)計壽命720小時的要求。
通過研究并引進節(jié)能液力端，該液力端采用“T”字型結(jié)構(gòu)液力端結(jié)構(gòu)，T型孔較十字孔能大幅度緩解工作腔內(nèi)倒角及其附近的應(yīng)力集中現(xiàn)象；螺旋導(dǎo)向復(fù)合密封錐形組合閥組，金屬閥板錐面上結(jié)合非金屬密封材料，改善了密封性能；閥芯導(dǎo)向翼從直線型過渡到帶一定角度型，可使閥芯在上下運動時360°稍有轉(zhuǎn)動，使閥結(jié)合面均勻磨損，自行修復(fù)，提高閥的壽命；柱塞自動調(diào)心技術(shù)、柱塞填料密封同步隔離技術(shù)、蓄能器的改進、改性密封組件等技術(shù)，延長液力端主要配件使用壽命達到2800小時以上，有效提高了注水泵泵效，降低了注水泵液力端維修頻次。

注水是油田開發(fā)中穩(wěn)油增產(chǎn)的重要措施之一。它有效地補充了地層的能量，保持了地層的壓力，對提高采油速度和采收率，確保油田高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)起到了積極作用。但是，當(dāng)油田進入高含水開發(fā)期后，注水技術(shù)面臨著新的問題。隨著含水率的不斷提高，注水量迅速上升以保持油田穩(wěn)產(chǎn)，注水耗電也隨著含水量的上升而急劇增長。因此，注水系統(tǒng)節(jié)能成為降低生產(chǎn)成本的重要問題，對油田生產(chǎn)有著重要意義。
近幾年，國內(nèi)油田注水泵站為了節(jié)能降耗降低生產(chǎn)成本，已經(jīng)普遍開始采用變頻調(diào)速裝置進行注水流量與壓力的控制，在這方面也有大量的報道。油田注水系統(tǒng)主要由注水站、注水管網(wǎng)、注水井組成。注水系統(tǒng)效率指標的構(gòu)成要素中，由于電機效率變化幅度很小，為次要因素；注水系統(tǒng)效率是主要因素，即主要由注水泵效率和管網(wǎng)效率決定注水系統(tǒng)的效率。兩種效率之間關(guān)系密切，反映了系統(tǒng)注水泵與注水管網(wǎng)之間的匹配合理程度。當(dāng)匹配合理程度較高時，系統(tǒng)能耗較低；反之系統(tǒng)能耗較高。一般情況下，離心式注水泵的高效率區(qū)域一般都在80%～**的額定流量范圍內(nèi)，如果注水泵的運行流量**出此范圍其運行效率將不在的效率區(qū)域內(nèi)運行。對于注水系統(tǒng)的管網(wǎng)系統(tǒng)效率，當(dāng)管網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一經(jīng)確定管網(wǎng)的阻力就確定了，其效率也就已經(jīng)確定了。管網(wǎng)結(jié)構(gòu)確定之后，注水系統(tǒng)的運行效率主要取決于注水井的壓力與單位時間內(nèi)的流量。
在我國，注水泵站所用的注水泵包括離心式注水泵和往復(fù)式柱塞泵兩種。離心泵的出口壓力低，泵的效率低，一般都在80%以下，但是流量大，適用于大流量注水泵站。往復(fù)式柱塞泵出口壓力高，效率高，一般都在80%以上，但是流量小，適用于小的注水泵站。
一般而言,為降低系統(tǒng)能耗,總是遵循以下兩條路線，一是通過系統(tǒng)運行的優(yōu)化調(diào)度，二是調(diào)整注水管網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。一個油田注水管網(wǎng)系統(tǒng)的注水能力，不管如何充分利用，都是有一定限度的。當(dāng)油田進入高含水開發(fā)期后，隨著含水率的不斷提高，為了保持油田穩(wěn)產(chǎn)注水量迅速上升，新增注水井的數(shù)量不斷增長，注水范圍與注水量不斷擴大，這就對注水系統(tǒng)的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)與合理布局以及注水泵站的注水能力提出了新的要求。
使油田注水系統(tǒng)原來主要依靠放溢流控制壓力平衡，注水泵電動機長期運行在滿負荷狀態(tài)，效率比較低的情況得到根本改善，節(jié)電效果明顯。同時軟起動降低了設(shè)備的沖擊，減少設(shè)備的故障，提高了注水泵的效率，**了注水系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定，消除了溢流，節(jié)約用水。
.高壓水射流清洗的主要優(yōu)勢
2.1. 清洗成本低
??? 首先高壓水射流使用的介質(zhì)是普通自來水，它來源容易，普遍存在，在清洗過程中，由于能量強大，不需加任何填充物及洗滌劑，即可清洗干凈，故成本很低。其次，節(jié)水節(jié)能，此種清洗方法與消防用水不同，屬細射流噴射，所用的噴嘴直徑只有 0.3-2.5毫米，故耗水量只有0.1-5 m3/h，所用動力的功率為5-110KW，故屬節(jié)水節(jié)能設(shè)備。
2.2. 清洗質(zhì)量好
??? 清洗管道及熱交換器內(nèi)孔時，能將管內(nèi)的結(jié)垢物和堵塞物全部剔除干凈，可見到金屬本體。具有巨大的能量且以**音速運動的高壓水射流完**夠破壞堅硬結(jié)垢物和堵塞物，但對金屬卻沒有任何破壞作用。同時又由于高壓水的壓力小于金屬或鋼筋混凝土的抗壓強度，故對管路沒有任何破壞作用。實現(xiàn)高質(zhì)量清洗。
2.3. 清洗速度快
??? 由于水射流（國外稱水彈）的沖刷、契劈、剪切、磨削等復(fù)合破碎作用，可立即將結(jié)垢物打碎脫落。它比傳統(tǒng)的化學(xué)方法、噴砂拋丸方法、簡單機械及手工方法清洗速度快幾倍到幾十倍。
2.4. 無環(huán)境污染
??? 水射流清洗不像噴砂拋丸及簡單機械清洗那樣產(chǎn)生大量粉塵，污染大氣環(huán)境，損害人體健康。也不像化學(xué)清洗那樣，產(chǎn)生大量酸、堿廢液污染可道、土質(zhì)和水質(zhì)。水射流是以自來水為介質(zhì)，無臭、無味、無，噴出的射流霧化后，可降低作業(yè)區(qū)的空氣粉塵濃度，可使大氣粉塵由其它方法的 80mg/m3降低到規(guī)定的安全標準2 mg/m3以下，根除矽肺病源，消除酸堿廢液流，是我國環(huán)保事業(yè)的一項重要舉措。
高耗能油田注水泵注水泵電機更換
高效電機的定義：高效電機指達到或優(yōu)于《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》（GB13-2012）標準中節(jié)能評價值的電機。高效電機通過降低電動機定子繞組電阻損失、電動機轉(zhuǎn)子繞組電阻損失、電動機鐵耗損失、電動機雜散損失、電動機摩擦損失及流動損失，提高電動機效率。我國目前廣泛應(yīng)用的Ｙ系列電動機效率平均值為87.3％；高效電動機的效率平均值為90.3％，**高效電動機其效率平均值為91.7％。
A廠2017年通過對 91臺Y系列注水泵電機（總功率為19590KW）更換為 2級的高效節(jié)能電機后，有效提高了注水泵電機效率。
改造后電機效率提高3%，按照平均負載率80%，利用率0.7計算，每年可節(jié)約電量=19590×24×365×3%×80%×0.7=288.3萬kW·h，節(jié)約電費=288.3×0.=184.52萬元。
注水泵是油田注水的主力設(shè)備，其特點是：壓力高，數(shù)量多，便于維護，但維護工作量大。因此，如何減少注水泵的故障，**注水泵的安全平穩(wěn)運行，是設(shè)備管理人員面**個亟待解決的課題。使用便攜式振動數(shù)據(jù)采集儀對注水泵進行多年的監(jiān)測診斷，探索和總結(jié)出注水泵常見故障的頻譜特征。

二、油田注水泵常見故障的頻譜特征
2、兩膠帶輪偏斜
電動機和泵的兩個膠帶輪出現(xiàn)偏斜，是出現(xiàn)頻次較多的一種故障，主導(dǎo)頻率是單根膠帶頻率的4、6、7、8, 倍頻，即19、,28、33、38hz。頻譜圖上顯示的膠帶頻率可能比計算的頻率稍低，這是受膠帶滑差率的影響。有時是某一倍頻的膠帶頻率占主導(dǎo)，或許會伴隨一些其它倍頻的膠帶頻率。出現(xiàn)這種故障的原因主要是：在檢修時，兩個膠帶輪達到四點*，膠帶的張緊力也符合要求。然而膠帶在運行一段時間后，出現(xiàn)了松弛現(xiàn)象，為了**膠帶的張緊力，就調(diào)整電動機基座兩端的兩條**絲。這時膠帶張緊力達到了要求，而兩膠帶輪出現(xiàn)了偏斜。如果調(diào)整膠帶張緊力時，**兩膠帶輪達到四點*，按現(xiàn)在的調(diào)整方法，就需要把膠帶輪的罩子拆卸下來。而采用儀器，則不用拆卸膠帶輪護罩，直接卡在膠帶輪槽內(nèi)，用激光束進行調(diào)整，快捷、易用、精度高，易于在現(xiàn)場推廣使用。
然而，在電動機的振動頻譜上出現(xiàn)主導(dǎo)頻率是膠帶的振動頻率，主要故障并非一定是膠帶輪偏斜。如果電動機的振幅**過18mm/s，而泵的振幅在 7.1mm/s左右，這很可能是電動機橇座支撐不夠穩(wěn)固，使膠帶輪偏差增大所致，僅僅調(diào)整膠帶輪對正是無法降低電動機振幅的。

-/gjeffe/-

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