注水系统能耗测试-监测中心.ppt

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1、中原油田分公司技术监测中心2013年5月8日,注水系统能耗测试,一、概述二、相关标准三、测试仪器四、测试技术条件五、测试准备六、测试项目七、计算公式八、评价指标九、测试报告十、注水系统测试中存在的问题,主 要 内 容,一、概述,1、开展注水系统测试的目的和意义目的：（1）对于准备改造的系统进行测试，为项目的可研方案提供技术支持；（2）对改造项目改造前、后的系统测试，对节能效果进行评价；（3）根据油田管理部门的要求，开展常规测试，为管理部门的日常管理和科学决策提供依据。（4）对进入油田注水系统新设备或节能产品进行测试、评估。,一、概述,意义：据统计，中原油田共有14个注水系统，日注水量10104

2、m3，日耗电量110104kWh，占油田油气生产耗电总量的45%。因此搞好注水系统能耗测试工作，找出影响系统能量利用率的主要因素，对改造方案、措施和运行参数进行优化，使注水系统高效运行，有利于油田节能降耗工作的有效开展。,一、概述,2、基本概念（1）注水系统 由注水泵站、注水管网（包括配水间）和注水井口（不包括井下部分）组成的系统。,一、概述,2、基本概念（2）一次增压注水系统 一次增压注水站、注水干线、配水间及注水井（不包括井下部分）等组成的系统。（3）二次增压注水系统 一次增压注水站、注水干线、二次增压注水站、配水间及注水井（不包括井下部分）等组成的系统。,一、概述,目前中原油田注水系统现

3、有的注水工艺流程主要有三种。（1）高压输水工艺。污水站处理后的采出水，由高压离心泵进行一次增压至8-20MPa，经注水干线将水输送到各注水站点，在各注水站点对于满足注水压力需求的注水井,由离心泵站来水经配水阀组调配后直接注水；对于不能满足注水压力需求的注水井，将离心泵站来水经增注泵进行二次增压，然后经配水阀调配后给注水井注水。,图1 高压输水工艺示意图,一、概述,（2）低压输水工艺。污水站处理后的采出水，由污水外输泵将水提升至，经输水干线输送到各注水站点，在各注水站点利用注水泵进行增压后对注水井进行注水。（3）独立注水系统。在油田的边缘地带，和注水系统相距较远且注水量不大的情况下，采用独立的注

4、水系统。它是将水源井的水利用潜水泵提升至大罐，然后再由注水泵增压后进行注水。,图2 低压输水工艺示意图,一、概述,4、注水设备（1）离心泵 离心泵具有转速高，体积小，重量轻，效率高，流量大，结构简单，性能平稳，容易操作和维修；注水系统中主要是应用到高压离心泵站进行一次增压和污水站进行污水外输。,一、概述,（2）往复泵 往复泵具有效率高且高效区宽的特点，能达到很高压力，压力变化几乎不影响流量，因而能提供恒定的流量，因此在高压输水工艺的注水系统中主要用于二次增压，在低压输水工艺的注水系统中被一、二次增压工艺广泛采用。,一、概述,（3）变频器 是将商用交流电源通过整流回路变换成直流，将变换后的直流经

5、过逆变回路变换成电压、频率可调节的交流电，利用交流三相异步电动机的转速与频率成正比的特点，通过改变电源的频率和幅度以达到改变电机转速的目的。,注水系统效率测试技术探讨,（一）注水系统测试与评价标准：测试标准：SY/T 5264-2012 油田生产系统能耗测试和计算方法，代替SY/T 5264-2006。评价标准：SY/T 6275-2007 油田生产系统节能监测规范。,二、相关标准,（二）测试标准 1、SY/T 5264-2012的适用范围：本标准规定了油田生产系统中的机械采油系统、原油集输系统、注水系统、注聚合物系统的主要耗能设备、耗能单元以及系统的能耗测试和计算的要求及方法。本标准适用于油

6、田生产系统中的机械采油系统、原油集输系统、注水系统、注聚合物系统的主要耗能设备、耗能单元以及系统的能耗测试和计算。,二、相关标准,2、SY/T 5264-2006与 SY/T 5264-2012的术语和定义 SY/T 5264-2012 标准3.3规定了注水系统术语，共17条。与SY/T 5264-2006相比，增加9条术语和定义，修改8条术语和定义，删除1条术语和定义。,二、相关标准,（1）增加的术语与定义注水管网 注水站出口至注水井口用于向注水井注水的所有管线、阀门及其它工作部件所组成的管道系统。注水泵机组输入能量 注水泵电动机输入功率与泵入口处单位时间内水带入的能量之和。,二、相关标准,

7、注水泵机组输出能量 注水泵出口处单位时间内输出的水具有的能量。站内管线损失率 注水站内注水泵出口至站内汇管的阀门、管线中的阻力损失与注水泵机组输入能量之和的比值，以百分数表示。,二、相关标准,站内回流损失率 注水站内打回流功率损失与注水泵机组输入能量之和的比值，以百分数表示。注水系统输入能量 注水系统内各注水泵机组电动机输入功率与泵入口处单位时间内液体带入的能量之和。,二、相关标准,注水系统输出能量 注水系统单位时间内注入到各注水井的水所具有的能量。注水系统站内管线损失率 注水系统各注水站内管线功率损失之和与注水系统输入能量的比值，以百分数表示。注水系统回流损失率 注水系统各注水站打回流造成的

8、功率损失之和与注水系统输入能量的比值，以百分数表示。,二、相关标准,（2）修改的术语与定义注水系统（原标准为油田注水地面系统）由注水泵站、注水管网（包括配水间）和注水井口（不包括井下部分）组成的系统。油田注水地面系统：注水泵站、注水管网、配水间及注水井（不包括井下部分）等组成的系统。,二、相关标准,注水泵机组能量利用率（原标准为注水泵机组效率）注水泵机组输出能量与机组输入能量的比值，以百分数表示。注水泵机组效率：注水泵的有效功率与注水泵输入功率的比值，以百分数表示。,二、相关标准,注水站能量利用率（原标准为注水站效率）注水站单位时间内输出的水具有的能量与该站注水泵机组输入能量之和的比值，以百分

9、数表示。注水站效率：注水站输出注水的有效功率与注水站注水泵电动机输入功率的比值，以百分数表示。,二、相关标准,注水系统能量利用率（原标准为注水系统效率）注水系统输出能量与系统输入能量的比值，以百分数表示。注水系统效率：注水系统内有效功率与输入功率的比值，以百分数表示。,二、相关标准,注水阀组损失率 注水管网中阀组功率损失与注水系统输入能量的比值，以百分数表示。注水阀组损失率：由注水系统的阀组所造成的功率损失与注水系统输入功率的比值，以百分数表示。,二、相关标准,注水管线损失率 注水管网中注水管线功率损失与注水系统输入能量的比值，以百分数表示。注水管线损失率：由注水系统的注水管线所造成的功率损失

10、与注水系统输入功率的比值，以百分数表示。,二、相关标准,注水管网损失率 注水管网中阀组和注水管线的功率损失之和与注水系统输入能量的比值，以百分数表示。注水管网损失率：由注水系统的注水管线和阀组所造成的功率损失与注水系统输入功率的比值，以百分数表示。,二、相关标准,单位注水量电耗 测试期内，注水系统每注入1m3水的耗电量。单位注水量电耗：注水系统每注入1m3水的耗电量。,二、相关标准,（3）删除的术语与定义 注水系统有效功率：单位时间内注水井井口阀输出的液体所获得的由注水系统中注水泵提供的能量。,二、相关标准,（三）评价标准 SY/T 6275-2007 油田生产系统节能监测规范的适用范围：本标

11、准规定了油田机械采油系统、原油集输系统、注水地面系统、供配电系统、锅炉等油田生产系统及主要耗能设备的节能监测项目与评价、节能检查项目、节能监测测试、监测结果评价等要求和方法。本标准适用于油田机械采油系统、原油集输系统、注水地面系统、供配电系统等油田生产系统的节能监测与评价。SY/T 6275-2007 油田生产系统节能监测规范4.3规定了注水系统及主要能耗设备的评价项目及评价指标。,二、相关标准,三、测试仪器,测试参数及主要仪器 注水系统测试的主要参数是：流量、压力和电参数。流量：在线安装的电磁流量计、干式水表或超声波流量计；压力：压力表；电参数：在线电度表或3169电力分析仪。各仪器名称信号

12、见表1。,三、测试仪器,表1 主要测试仪器的名称型号,四、测试技术条件,1、测试要求 正式测试应在被测对象工况稳定后开始进行。工况稳定系指被测对象的主要运行参数波动在测试期间平均值的10%以内；测试的时间选择和测算数值的取值应具有平均值的代表性。对同一测试单元的各个参数的测试应在同一时间内进行，测取数据的时间间隔为5min15min，测试过程时间一般不少于1h。,2、测试仪器的要求流量测试 流量测试仪器的准确度等级要求如下：液体流量测试仪器的准确度等级不应低于1.5级；系统准确度等级不低于0.5级。按符合以上要求的仪器测试注水泵、配水间和注水井口的流量及泵回流流量。,四、测试技术条件,压力测试

13、 压力测试仪器的准确度等级要求如下：压力测试仪器的准确度等级不应低于1.6级。按符合以上要求的仪器测试注水泵进、出口压力，配水阀组单井阀前、后压力，注水井井口压力等各压力。,四、测试技术条件,电参数测试 电参数测试仪器的准确度等级要求如下：电流测试仪器的准确度等级不应低于1.0级；电压测试仪器的准确度等级不应低于1.0级；功率因数测试仪器的准确度等级不应低于1.5级；功率测试仪器的准确度等级不应低于1.5级。按符合以上要求的仪器测试注水泵电动机的各个电参数。,四、测试技术条件,1、检测的前期准备与协调工作 在检测前，需要做以下几项工作：（1）首先要确定测试对象，明确检测的目的，确定所检测系统的

14、边界，（2）检查所需使用的仪器、仪表的完好性和是否检定合格且在检定周期内。仪器、仪表的准确度等级应满足标准的要求。对电力不足的仪器、仪表进行充电或更换电池。（3）对现场进行实地考察，对现场测试条件进行检查，对不符合条件的项目提出整改方案；对所需使用的在线仪表进行检查，检查其完好性和是否检定合格且在检定周期内，对不符合要求的在线仪表提出更换。,五、测试准备,五、测试准备,（4）收集基础资料，包括被测系统注水井、注水管网和注水站的布置图以及系统工艺流程图，注水站额定注水能力及当前注水能力，注水泵和电动机的设备档案等与测试有关的资料。（5）根据流程图确定测点布置、仪器安装。（6）确定测试时间及测试的

15、起、止时间。保证各主要参数测试的同步性。,2、编制测试方案 根据测试前调研资料编制测试方案，主要内容应包括：被测系统的概况；测试任务目的和要求；测试项目和测试步骤；测点布置和所需仪器仪表；人员组织和分工；测试进度安排；测试记录表格的编制及测试数据的预处理；测试应急预案等。,五、测试准备,1、测试方法 根据标准要求，系统中各测试部位和参数要同时测试，但注水系统范围广，注水泵和注水井较多，开展同时测试存在一定困难，因此根据实际情况将系统划分为若干测试单元进行测试，在同一测试单元各参数进行同时测试。,六、测试项目,2、测试单元的划分原则 高压离心泵站（或污水站）：包括储水罐、注水泵机组、调节阀和分水

16、器；注（输）水干线：以高压离心泵站（或污水）分水器为起点，各注水站点来水为终点的注（输）水管线；注水站点：储水罐、注水泵机组、配水阀组、注水井管线和井口。,六、测试项目,3、测试项目（1）注水泵 电参数（输入功率、电流、电压、功率因数）、工作频率、注水泵流量、泵进口压力、出口压力、回流流量。（2）配水阀组 配水间分水器压力（即单井阀前压力）、配水间单井管压（即单井阀后压力）、注水井单井流量。（3）注水井井口 注水井井口压力。,六、测试项目,4、测试布点注水泵测点位置,电参数（3169）,泵进出口压力（压力表）,六、测试项目,阀组处单井流量、压力测点位置,调节阀,流量（干式水表）,单井出站压力表

17、,汇管压力表,六、测试项目,1、计算参数总量：总注水量、总耗电量；平均：注水井平均井口压力；注水系统：注水系统能量利用率、单耗、标准单耗；注水泵：注水泵机组能量利用率、单耗、标准单耗；注水站：注水站能量利用率；阀组：阀组效率、注水阀组损失率；管线：管线效率、注水阀管线损失率；干线：干线效率、注水阀干线损失率。站内管线损失率、站内回流损失率、注水系统站内管线损失率、注水系统站内回流损失率、节流损失率。,七、计算公式,2、计算公式（1）总耗电量 W1=,七、计算公式,式中：Pe注水泵电机输入功率，kWh/h。,（2）总注水量 V1=,七、计算公式,式中：Qj注水井流量，m3/h。,（3）注水井平均

18、注井口压力 式中：注水井平均井口水压力，MPa。,（4）注水系统能量利用率,七、计算公式,式中：x注水系统能量利用率，；p5注水井井口压力，MPa；p0系统入口压力，MPa；Qj注水井流量，m3/h；系统有功功率之和，kW。,系统效率：,或,（5）注水系统单耗式中：DHx注水系统单耗，kWh/m3；W1注水系统总耗电量，kWh/h；V1注水系统总注水量，m3/h。,七、计算公式,（6）注水系统标准单耗式中：DHxb注水系统标准单耗，kWh/（MPam3）。,七、计算公式,七、计算公式,表2 注水系统测试数据计算结果对比表（低压输水）,七、计算公式,表3 注水系统测试数据计算结果对比表（高压输水

19、）,（7）注水泵机组能量利用率,七、计算公式,式中：P注水泵能量利用率，；p1注水泵吸入压力，MPa；p2注水泵排出压力，MPa。Q注水泵流量，m3/h；Pe注水泵有功功率，kW。,注水泵机组效率：,（8）注水泵单耗式中：DH注水泵单耗，kWh/m3；Q注水泵流量，m3/h。Pe注水泵有功功率，kW。,七、计算公式,（9）注水泵标准单耗式中：DHb注水泵标准单耗，kWh/（MPam3）；p1注水泵吸入压力，MPa；p2注水泵排出压力，MPa。,七、计算公式,七、计算公式,表4 注水泵测试数据计算结果对比表（低压输水）,七、计算公式,表5 注水泵测试数据计算结果对比表（高压输水）,七、计算公式,

20、什么情况下可以用泵机组效率反应注水泵机组的用能情况：当注水泵入口液体带入能量与电动机输入功率、液体带入能量之和的比值不大于0.03时，可采用效率来表征注水泵机组的用能情况；当该比值大于0.03时，应采用能量利用率来表征注水泵机组的用能情况。,（10）注水站能量利用率式中：s注水站能量利用率，；p3注水站出站压力，MPa；Qs注水站出口流量，m3/h；Pez注水站有功功率之和，kW。,七、计算公式,注水站效率：,七、计算公式,表6 注水站测试数据计算结果对比表（低压输水）,七、计算公式,表7 注水站测试数据计算结果对比表（高压输水）,（11）阀组效率 式中：fz阀组效率，；pfq注水井阀前压力，

21、MPa；pfh注水井阀后压力，MPa。,七、计算公式,（12）注水阀组损失率 式中：注水阀组损失率，。,七、计算公式,原标准计算公式：,（13）管线效率 式中：gx管线效率，；pgq管线入口压力，MPa；pgh管线出口压力，MPa；Qg注水管线流量，m3/h。,七、计算公式,（14）注水管线损失率 式中：注水管线损失率，。,七、计算公式,原标准计算公式：,（15）干线效率 式中：zgx干线效率，；pzgq注水干线入口压力，MPa；pzgh注水干线出口压力，MPa；Qzg注水干线流量，m3/h。,七、计算公式,（16）注水干线损失率 式中：注水干线损失率，。,七、计算公式,原标准计算公式：,（1

22、7）站内管线损失率,七、计算公式,站内管线损失率，；,站内注水泵平均排出压力，MPa。,（18）注水系统站内管线损失率,七、计算公式,注水系统站内管线损失率，。,（19）站内回流损失率,七、计算公式,站内回流损失率，；,站内回流流量，m3/h。,（20）注水系统回流损失率,七、计算公式,注水系统回流损失率，。,（21）泵出口阀节流损失率（SY/T 6275-2007中3.1定义）,七、计算公式,泵出口阀节流损失率，；,泵出口调节阀后压力，MPa。,1、评价项目（1）注水系统 离心泵注水系统效率、往复泵注水系统效率。（2）离心泵 离心泵节流损失率、功率因数、泵机组效率。（3）往复泵 往复泵功率因

23、数、泵机组效率。,八、评价指标,八、评价指标,2、评价指标,九、测试报告,1、报告封面应包括下列内容：测试项目名称；测试地点（或被测单位）；测试日期；测试单位；测试负责人；测试参加人员；报告编写人；报告审核人；报告批准人。,九、测试报告,2、正文中应包括:测试任务和目的要求；测试系统的选取及测试依据；测点布置及测试仪器说明；测试系统和测试工况说明；测试结果分析及建议；测试计算数据综合表；测试结果汇总表。3、测试原始数据、测试报告应由测试单位存档备查。,十、注水系统测试中存在的问题,1、注水系统并不是一个平稳的测试对象，例如白天和晚上的注水量就差别很大，目前的测试只局限于白天的某一时间段，测试结

24、果不能准确反映注水系统的实际运行状况，不能做出哪种状况能量利用率最高、最节能的判断，使监测工作没有很好发挥指导注水系统优化运行的作用。2、系统中同一测试单元不同参数的测试、各测试单元之间的测试均存在不同步的现象，当系统状况变化时，势必造成对整个系统参数合成时要对部分参数进行修正，对测试结果产生一定的误差。,3、流量的测试方法仍不能满足测试需要。（1）在线水表或流量计精度等级和检定状况达不到标准要求；（2）部分测试部位未安装流量计量装置，如：单泵计量，这使得我们只能根据测试结果计算出平均机组能量利用率，而不能准确的测试出单台注水泵机组能量利用率，单泵机组能量利用率只能根据注水泵的配备情况、额定名牌参数、用电量进行推算，因此单泵机组能量利用率结果误差较大；（3）超声波流量计是目前解决（1）（2）问题的最有效的手段，但受现场测试条件的影响，应用也具有局限性。,十、注水系统测试中存在的问题,