V ≥1 .2 m/ s ,
λ=0 .001
07
V2 D 1.3
=1 .74
×10-9
q2 D5 .3
(10)
V <1 .2 m/ s ,
λ=0 .000
912
V D1
2
.3(1
+
0
.86 V
7)0 .3
(11)
对于注水干(支)线流速普遍大于 1 .0 m/s , 即
使小部分 注水 干(支)流速 小于 1 .0 m/ s , 利 用式
压力 。在泵压一定的情况下 , 井口压力大小取决于 注水干线(支)线的水头损失 。 水头损失小 , 井口压 力高 , 1] :
V
=10-3
q A
=1 .274 ×10-3 ×Dq2
(9)
根据舍维列夫公式 , 对旧钢管沿程阻力系 数[ 2] :
二 、 注水系统效率的计算方法
油田注水系统是油田开发中一个重要 组成部 分 , 随着油田的发展 , 现已成为一个相互联系 、相互 依赖的体系 , 评价该系统效率 , 直接影响油田开发效 果 。 为了计算方便 , 采用简单定义 , 即注水系统效率 指注水系统范围内有效功率与输入功率之比值 , 用 百分数表示 。
从以上分析可知 , 要提高电动机功率因数和电 机效率 , 有 2 种主要途径 :一是选用高效率电机 , 针 对油田离心泵电机最好选用高效密封的水冷电机 ; 二是提高电动机负荷率 , 使电机在高效区工作 。
(二) 注水泵效率 在离心泵注水系统能量损失中 , 因泵效低而损 失的能量很多 , 占总损能量的 60 %左右 。 因此 , 提 高注水泵效是提高注水系统效率的关键 。 目前 , 注水泵效率低的原因主要是可供国内油 田选用的注水泵规格小 , 品种单一 , 而大多数油田滚 动开发 , 注水量和泵的排量不匹配 , 一般是泵的排量 大 , 注水量小 , 采用出口阀门节流 , 泵管压差大 , 导致 泵运行工况偏离高效区 。 另一方面是多台注水泵并 联运行的泵站 , 泵型单一 , 大部分注水站采用同一种 型号的注水泵 , 开泵台 数少 , 注 水量达不到地 质要 求 , 开泵台数多 , 则又各自运行在小排量的低效区 , 36
在式(12)中 , 管长和管内径是不变的 , 水头损失
主要受流量 q 影响 。在实际运行的注水管线中 , 管
线超负荷运行 , 流速超过了经济流速 , 使管段流量增
大 , 水头损失加大 。管线结垢严重 , 文留油田注水管 线结垢厚度平均 20 ～ 30 m m , 使管线内径缩小 , 水 头损失加剧 。 因而注水管线水头损失大 , 注水井井 口压力降低 , 造成了管网效率较低 , 影响了注水系统 效率 。
电机 YK1800-2/ 990 电机功率因数 cos 、电机 效率 ηc 随负荷系数 β (指电机的输出功率与额定功 率之比)变化见图 1 :
图 1 YK 1800-2/ 990 电机效率 ηc 和功率因数 cos 与负荷系数 β 的关系图
由图 1 可知 , 空载时功率 因数很低 , 一般 cos 为 0 .2 左右 。 当负载增加时 , cos 很快上升 , 当接 近额定负载时 , cos 达到最大值 。 另外 , 电动机的 效率随负荷的减少而降低 , 特别是负荷率低于 50 % 以后电动机效率下降得更快 。 因此 , 电动机的负载 是影响功率因数和电机效率的关键因素 。油田注水 系统电机与注水泵不配套 , 造成“大马拉小车”现象 , 使功率因数下降 , 电机效率降低 , 能耗加大 。
算该系统全部运行注水泵的平均效率 ;③测试和计
算注水管网效率 ;④将电机平均效率 、注水泵平均效
率和管网效率相乘 , 得到注水系统效率 。
(一) 采用测量法计算电动机的运行效率
ηc = Pc
-Po
-3I 2 R Pc
-K P c
(1)
P c = 3 IU cos
(2)
电动机的平均运行效率按式(3)计算 。
五 、 符号说明
ηc ———电动机运行效率 ; P c ———电动机输入功率 , kW ; I ———电动机线电流 , A ;
U ———电动机线电压 , kV ; cos ———电动机功率因数 ; Po ———电动机空载功率 , kW ; R ———电动机定子直流电阻 , kΨ; K ———损耗系数 , 一般取 0 .01 ; ηc ———电动机平均效率 , %; Pci ———第 i 台电动机输入功率 , kW ; ηp ———注水泵效率 ; PP ———注水泵轴功率 , kW ; qvp ———注水泵流量 , m3/ h , P1 ———泵进口压力 , M Pa ; P2 ———泵出口压力 , M Pa ; ηp ———注水泵平均效率 , %; PP i ———第 i 台注水泵轴功率 , kW ; ηpi ———第 i 台注水泵效率 , %; ηn ———管网运行效率 , %; P4i ———第 i 口注水井井口压力 , MP a ; qvji ———第 i 口注水井注水量 , m3/ h ; P2i ———第 i 台注水泵出口压力 , MP a ; qvpi ———第 i 台注水泵流量 , m3/ h ; V ———管内流速 , m/ s ; D ———管线内径 , m ; q ———管段流量 , L/ s ; L ———管长 , m ; A ———管道内截面积 , m2 ; H ———注水干(支)线水头损失 , m 。
注水系统组成复杂 , 涉及内容多 , 由定义式直接 计算其效率难度大 。 在此介绍一种常用的测试方法 进行计算 。
本测试方法以一个注水管网和所辖的 泵机组 (可能有一至多个泵机组)及注水井作为一个注水系 统进行测试和计算 。 其主要程序如下 :①测试和计 算各运行电机效率 , 并计算该系统全部运行电动机 的平均效率 ;②测试和计算各运行注水泵效率 , 并计
∑∑ ηc =
Pc iηc i P ci
(二) 采用流量法计算注水泵效率
(3)
ηp
=
(P
2
-P1)q 3 .6Pp
vp
Pp = ηc P c
注水泵平均效率按式(6)计算 。
∑∑ ηp =
P piηpi P pi
(4) (5)
(6)
(三) 注水管网效率
∑∑ ηn =
P4i qv ji ×100 % P 2iqvpi
四 、 提高注水系统效率的方法
(一) 提高注水泵效率 更换离心注水泵 , 使离心注水泵排量 , 压力与实 际注水量 、干线压力接近 , 注水泵在高效区工作 。其
第 7 卷 第 4 期 一种计算油田注水系统效率的方法 ·开 发工程·
中 DF-400-150 型注水泵 , 其泵效可达 81 %, 接近国 际先进水平 。离心泵效率降低 2 %时 , 及时大修 , 调 整泵的运行工况 , 必要时对其结构进行改造 , 确保泵 效在 70 %以上 。 通过 减少叶 轮级数 , 降 低泵管 压 差 , 减少节流损耗 , 尽可能使泵在高效点运行 。
参考文献
1 袁恩熙 .工程流体力学 .北京 :石油工业出版社 , 1980 (本文编辑 :滕春鸣 收稿日期 2000-04-25)
37
FA U LT-BLOCK O IL & GAS FI ELD JU LY 2000
types and characteristic researches of po res and throats .Meanw hile , some researches in w hich classif i cation of po re st ruct ure wi th mat hem atical geology have been carried out .T he study has impo rtant effect of guidance to the research of micro -st ructure for the same ty pe reservoirs .
(7)
(四) 注水系统效率
η= ηcηp ηn
(8)
三 、 影响注水系统效率的因素
由式(8)可知 , 影响注水系统效率的因素主要有 电动机 、注水泵及管网的运行效率 , 所以从这 3 方面
赵忠贤, 1966 年生 , 1989 年毕业于西南石油学院油藏工程专业 , 现在中原石油勘探局采油一厂机关工作 , 地址(457071):河南省濮阳 县 , 电话 :(0393)4851124
(11)计算的结果与式(10)相差较小 , 且 λ值较小 , 为
简化计算公式 , 注水干线沿程阻力系数计算采用式
(1 0)。 注水干(支)线的水头损失计算公式[ 2] :
H =H 沿 +H局 =1 .15H 沿
=1
.98
×1 0-9
×
Lq2 D5 .3
(12)
其中 H局 按 H沿 的 15 %计算 。
第 7 卷第 4 期 断 块 油 气 田 ·开发工程·
一种计算油田注水系统效率的方法
赵忠贤 张兆彦 郝
(中原石油勘探局采油一厂) (中原石油勘探局采油工艺研究院)
摘 要 通过对油田注水系统效率分析 、实例计算 , 介绍了一种计算注水系统效率的方法 , 为 分析油田注水系统效率提供了依据 。从电动机 、注水泵和管网运行效率等 3 个方面 , 分析了影响注 水系统效率的因素 , 进一步提出了优化注水工艺 , 提高注水泵效率 , 合理匹配增压泵和调整注水管 网 , 增加油田注水系统效率的方法 。 该方法在文留油田应用后 , 注水系统效率提高了 2 %～ 5 %, 取 得了良好的经济效益 。
主题词 油田 注水系统效率 影响因素 方法
一 、 前 言
注水开发是现阶段油田的主要开发方式 , 也是 补充地层能量 , 提高采收率的主要手段 。目前 , 各大 中型油田开采中形成了设备完善的油田地面注水系 统 , 即由注水站 、注水管网及注水井口组成的系统 。 注水费 用在 原油生 产成本 中所 占比 例日 趋增高 。 1999 年 , 中原 油 田 吨 油 生产 成 本 中 注 水 费 用 占 20 %。因此 , 计算油田注水系统效率 , 分析影响注水 系统效率的因素 , 优化 注水工艺 , 合理匹配注 水设 备 , 从而提高注水系统效率 , 降低注水成本 , 提高油 田开发经济效益 , 显得尤为重要 。