注水泵数字化管理论文

[摘要]注水在油田生产中广泛应用，油田注水开发是我国陆地油田开发的一种重要方式，但油田注水系统的耗能也相对很大，随着油田综合含水率的上升，注水能耗还将急剧上升，因此，开发油田注水系统节能技术是当前工作的重点。[關键词]油田注水系统节能降耗利用注水井把水注入油层，以补充和保持油层压力的措施被称为注水。今天小编为大家推荐《注水泵数字化管理论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

注水泵数字化管理论文 篇1：

浅谈油田单井注水数字化建设

摘 要：该文介绍了油田在单井注水自动控制系统中采用PLC控制、GPRS无线网络通讯传输、远程计算机集中控制，达到油田单井注水无人值守控制系统。由于单井注水站分布点多、距离远，偏僻且分散，注水设备的操作及管理都需要人工完成。不能保证注水工艺的实时性与准确性，同时也不利于油田数字化进程发展。设计集信号采集、处理、传输、管理为一体的自动化单井注水控制系统，具有一定的推广价值。

关键词：单井注水 无人值守 GPRS

Key words：single well water injection；unattended；GPRS

随着国内油田大力开采，出油率下降，在许多地区油田属复杂小断块油藏，开发中得不到有效的能量补给，为了提高采油率，油田不得不对油层进行高压注水。我国部分油井分布比较分散，规模化差，为了保证采油量，单井注水成为常态。对于单井值守的操作人员有很大的生活及作业难度。单人单井，注水站离生活区遥远且偏僻，很多站的生活用水都是问题。如何将分散性单井注水变成集中化、自动化、人性化；做到运行、控制、管理，远程无人值守，成为我们有待解决的一个重要问题。

1 总体方案

油田单井注水无人值守系统由PLC现场控制系统、GPRS网络传输系统、远程监控系统这三方面组成。总体结构如图2

2 PLC现场控制系统的组成

（1）现场控制系统由西门子S7-200系列224控制模块、EM235模拟量模块、440变频器、现场控制柜、GPRS通讯模块、压力变送器、电磁流量计、温度变送器、变频电机及注水泵组成。如图1。

（2）主要功能：西门子440变频器拖动注水泵变频电机，通过PLC控制指令来启动、调节注水泵，来调整注水系统的压力和注水流量。现场的注水压力、温度、流量、频率等模拟量通过EM235模块将模拟量转转为数字量传输到PLC控制模块，通过GPRS无线传输到远程控制中心。控制系统分为远程/就地两种操作模式。现场控制柜设置就地操作按钮及参数仪表，便于调试阶段对现场设备进行控制操作及数据观察。调试完成后可通过切换开关切换到远程控制模式，实现自动无人值守状态

3 GPRS网络通讯系统

单井注水泵站与远程控制中心通讯采用GPRS无线通讯，注水分站PLC将控制数据及运行参数统一处理后，通过GPRS DTU无线终端将数据传输到远程主控PLC上综合观测，集中分部处理。GPRS传输数据传输由主控站GRM200G模块、从站PLC模块、SIM卡及移动GPRS运行通道。还可以借助短信或电话的形式，实现PLC的远程短信控制，短信查询和短信报警。

实际工程中，注水流量、压力、温度等传感器于控制机房距离较远，铺设电缆成本极高，通过远程无线GPRS数据采集系统，可极大地节约系统的施工成本，降低系统的维护费用。这种通讯方式具有覆盖广，传输速度快及组网成本和运行费用低的特点。

4 远程监控系统

远程监控系统由联网监控计算机来实现，连接因特网并安装OPC SERVER会自动从控制服务器获取数据。组态软件通过OPC窗口，可检测和控制PLC运行，并记录历史报警和历史数据等运行参数，来控制就地运行的注水设备。

组态画面：运行数据显示画面、实时运行曲线画面、设备启停控制画面、故障报警画面、报表输出画面。

实时运行控制：注水泵的启动/停止；电机风扇的启动/停止；润滑油泵的启动/停止；出口阀门的开/关；

运行状态：注水泵运行指示；电机风扇运行指示；润滑油泵运行指示；出口阀门的开关状态指示；电流显示；电压显示；出口压力显示；入口压力显示；润滑油压显示；润滑油温显示；输出频率显示；出口瞬时流量显示；出口累计流量显示。

故障报警状态：注水泵故障指示；电机风扇故障指示；润滑油泵的故障指示；出口压力高报警状态；入口压力低报警状态；润滑油温高报警状态；变频故障报警状态；

实时曲线显示：对注水泵排出压力、流量与时间的对应曲线。可直观观察出设备的运行状态和注水工艺参数是否相互对应。

报表输出画面：对每日的运行数据进行自动打印输出，便于存档。

5 结语

GPRS无线网络单井注水泵站自动控制系统，以油田数字化为设计方针、人性化的设计理念、单井分散布置，集中控制。我国目前已在青海、吐哈等油田投入运行。整套系统对各单井的注水状态、运行参数实时反馈给控制中心，提高了生产效率、降低工人的劳动强度、提升了油田的数字化、自动化进程。

参考文献

[1] 严盈富，罗海平，吴海勤.监控组态软件与PLC入门[M].北京：人民邮电出版社，2011.

[2] 天津电气传动设计研究所编著.电气传动自动化技术手册[M].第3版.北京：机械工业出版社，2011.

[3] 石鲁川，潘国栋.利用组态王实现基于GPRS的远程污水处理设备监控[J].自动化技术与应用，2009，28（3）：121-125.

[4] 冯培悌.计算机控制技术[M].杭州：浙江大学出版社，1997.

作者：李迎科　马保刚　姚鹏飞

注水泵数字化管理论文 篇2：

油田注水系统节能降耗分析

[摘要]注水在油田生产中广泛应用，油田注水开发是我国陆地油田开发的一种重要方式，但油田注水系统的耗能也相对很大，随着油田综合含水率的上升，注水能耗还将急剧上升，因此，开发油田注水系统节能技术是当前工作的重点。

[關键词]油田注水系统 节能降耗

利用注水井把水注入油层，以补充和保持油层压力的措施被称为注水。油田投入开发后，随着开采时间的增长，油层本身的能量将不断被消耗，致使油层压力在不断下降，地下原油大量脱气，粘度增加，油井产量大大减少，甚至会停喷停产，造成地下残留大量死油采不出来。为了弥补原油采出后所造成的地下亏空，保持或提高油层压力，实现油田高产稳产，并获得较高的采收率，必须对油田进行注水。

1注水系统结构

油田注水系统主要由电机、注水泵、管网、配水间、增注泵、配水阀组、注水井等组成。大家都知道，注水系统是一个整体性极强的系统，系统节能降耗，必须以整体能耗最低建立目标值，通过系统配套优化措施达到系统总能耗最低的目的。整体优化和各注水站的优化是全局与局部的关系。各注水站的优化应在系统优化的统一目标下进行。这样不但能使本站取得良好的效果，而且还可以保证整个系统实现能耗最低。系统运行优化只能最大限度地挖掘现有系统的节能潜力，要想达到理想的节能效果，在进行系统优化时，必须对现有高能耗部位进行技术改造。

2注水系统能耗原因分析

目前，注水系统消耗能量的主要原因是，注水泵造成的能量损失；驱动注水泵电机造成的能量损失和管网摩阻造成的能量损失，以及配水阀组造成的能量损失。这四部分基本构成了注水系统整个能量损失，其中，注水泵和管网造成的能量损失在整个系统中所占比例较大，尤其是电能消耗最大，油田注水系统的耗电量约占油田总耗电量的三分之一左右。随着油田综合含水率的上升，注水能耗还将继续上升，其中泵站是耗电大户。因此，优化油田注水系统节能降耗，应从降低注水泵和管网这两方面的能耗入手。

3降低注水能耗措施分析

首先，要降低注水能耗就一定要降低泵压，要提高注水泵的运行效率就要对电机进行合理配备，实际工作中应把注水系统节能降耗放在首位，要提高注水效率，最有效的途径之一就是选择大排量泵。大排量离心泵密封可靠、无泄漏、功率大、容积和水利损失小，同时大排量离心泵的阻力小，过流面积大，不仅整体泵效高，还可以在很大程度上降低能耗。因此，要降低注水系统能耗一定要根据实际工作需要，科学选泵，优化设备。也可以进行大型注水系统优化仿真运行技术的研究，以期实现大功率高压变频器的应用与注水系统实时分布式最优控制，研制高效新型注水泵及节能元件也是提高注水系统效率的重要措施。在电机的使用上也应注意选择新型高效的电机产品，尽量杜绝使用能耗大、效率低的电机，提高电机运行效率。

其次，油田注水系统的节能重点，应立足于降低乃至消除泵管压差和井管压差产生的能耗。在应用分压注水技术方面，应按照不同水井的注水压力情况，合理有效地进行分配，在保证各个系统压力稳定的同时，达到电能损耗最少。双管网注水系统分压点优化方法，是在仿真优化技术推广应用过程中的一项技术完善与进步。注水系统的仿真优化，是通过调整分压点进一步降低计配间的节流损耗，实现提高注水系统效率的目的，因而可对双管网注水系统分压点值进行优化和完善。在油井注水方面，大庆油田第五采油厂根据实际情况，在油井中把吸水强的层段归拢在一起统一注水，把吸水弱的层段放在一起注水的做法，不仅改善了注水状况，还提高了注水质量，使每口井和每个注水层都能发挥威力，运用这种注水方法，把躲在岩层下的油被水赶了出来，降低了能耗，提高了采收率，实现了精细注采。在合理布站减少管网损失方面，要根据管网特点和配注量，对各注水站的压力和流量进行合理匹配，合理控制泵管压差，使其达到整个系统各注水站泵管压差损耗最小。

由于我国油田注水系统管网效率偏低，管网摩阻损失及各种控制阀件耗能偏高，因此要降低管网磨损，提高注水水质，以减少水质对管网的破坏，同时，还应合理选择注水管管径和降低管道内壁粗糙程度，提高其光滑度以减少阻力，并要采用防腐工艺进行防腐。在原有管网的基础上，应不断对注水系统进行优化运行研究，应运用仿真理论和方法进行站排量优化和运行参数的优化，以此来达到注水系统的最优化运行，也可利用注水系统效率测试仪测出注水站系统中各运行电机的输入功率，或利用注水站机泵电量表记录的注水用电量，得出各运行电机的输入功率及注水系统末端能量，得出注水站系统效率，为管理者决策提供依据。利用系统仿真确定系统中各节点的压力、管线的流量等参数，不仅可使现有设备运行能耗降低，同时也可降低劳动强度，为对实现注水系统实时采集，传输、计算、评价，实时对注水系统中各种设备的运行状况和耗能进行检测，还可建立注水系统运行设备和运行参数数据库及能耗监测系统，实现系统的数字化管理。对影响注水系统效率的各环节能量损失进行节能潜力评估，对能耗超标的薄弱环节进行参数优化调整，可保证系统稳定高效运行，达到节能目的。

再次，减少注水设备损坏也是节能降耗的手段之一，在减少管网流量与压力损失方面，由于阀件、接头等元件中过液件腐蚀，密封受损和老化引起的泄漏会构成管网流量损失，应通过选择高质量阀件，及时更换易损密封件来提高操作水平，避免损失，也可通过开发高效节能元件来减少压力损失。实际工作中也要考虑防止和减少注水井结垢、出砂和套管损坏，在注水井工艺方面要通过注水井的油压和日注水量大小的变化情况，结合套压情况检测注水井情况是否异常，也可根据注水曲线情况来检测注水井，并通过加深数据资料的汇总和分析来做到防患于未然。

油田单位抓好注水系统节能降耗工作，就是为了提高原油采收率，实际工作中要不断地应用新技术，做好油田注水系统节能降耗研究的基础工作，相关技术人员应利用多种先进的技术手段对注水系统进行技术改造和不断的更新，进一步完善油田注水系统的研究应用平台，不断通过认识、实践、再认识、再实践的工作实践把研究的对象深化细化，应按照推广一批、试验一批、储备一批的总体要求，积极开展生产现场调研，提高注水系统效率测试与注水系统能耗监测技术应用分析研究，并通过节能降耗这一手段，储备技术，培养人才，为油田实施节能技改项目提供强有力的技术支撑。今后，在油田注水系统节能降耗方面，要通过监测分析，全面摸清油田注水、集输和机采系统现状和节能潜力，并根据监测结果开展分析整改，积极创新机制，从宏观上更加注重供需平衡分析，兼顾系统当前与长远的运行工况，确定合理的建设规模和更加注重提高系统效率的研究，采用多种手段，降低能耗、提高效率。

油田注水永恒的主题是注够水，注好水，高效低耗优化安全运行。

作者：高跃龙

注水泵数字化管理论文 篇3：

油田注水开发系统能耗整体优化方法

摘要：在开发油田过程当中，注水系统是不可或缺的重要部分，伴随油田不断发展，其注水量也在日益增加，同时连带注水耗能也不断提升，因此，对油田注水系统整体展开优化有着极其重要的意义。基于此，本文主要针对油田注水系统能耗整体优化方法展开探究，以期为我国油田注水耗能优化提供参考。

关键词：油田;注水系统;优化

引言：油田在生产过程当中，主要依托电力、原油、天然气、原煤、重油等资源，而在这其中，电力、原油、天然气等资源在油田生产过程中消耗占比已超过90%以上。电力、原油、天然气这三类能源消耗主要应用与采油系统、注水系统、集输与处理系统当中。

1.注水系统结构

油田注水系统主要由电机、注水泵、管网、配水间、增注泵、配水阀组、注水井等多个部分组合而成。注水系统整体优化与部分注水站优化，处于一种全局与局部的关系，各个注水站的优化需在整体系统优化的前提下开展，这一方式不仅能够令各注水站取得良好优化效果，同时也能够为整个系统能耗降低提供保障，而系统运行优化则只能对现有系统的节能潜力最大限度发掘，而若想令节能效果达到理想效果，则需在开展系统优化过程当中，对部分高能耗部位进行技术改造[1]。

2.优化注水系统的现实意义

2.1降低能耗

现阶段，油田注水系统能耗大体可以分为以下几方面，一，电能驱动注水泵电机运转，注水泵机械在运转过程当中所产生能耗。二，官网当中发生腐蚀或结成污垢现象，这一现象会导致输水阻力大幅度增加，从而造成能耗，三则是在配水过程当中，因储油层均质性存有差异，造成注水能耗。因此在油田注水系统能耗降低优化方面，应将注水管网运行效率作为主要方向[2]。

2.2提高注水效率，降低综合运行能耗

若想实现油井注水系统数据实时采集，可建立一套数据库并对各项数据模拟运算，同时对整个能耗优化过程展开追踪评价，从而切实实现实时监控注水系统当中各设备运行状态与能耗情况，并对整体注水系统运行设备与参数展开综合分析以达到数字化管理，这一方式能够有效掌握注水系统运行参数与系统总体状况，并及时对注水系统各环节运行概况精确分析，同时对注水系统造成影响的能耗，潜力进行评估，并展开具备针对性的改善与优化，为注水系统稳定运行提供保障，进而达到降低能耗，提高生产这一目的。

3.降低注水能耗优化对策

油田注水开发系统，含注水、油藏、举升三种系统，注水开发系统能耗泛指在油田注水过程当中所需消耗的总能量，在油田开发操作成本当中，注水开发系统能耗占比近40%，因此降低注水开发系统所产生能耗是油田节能降低成本主要方向。现阶段，注水开发系统能耗降低更加侧重于注水系统依据生态系统内部的优化。因此，注水系统在水资源方面也具备较强消耗性，但是，注水系统能耗越高，地层压力便会相应的保持在一个高水平状态，为采油井提供充足动液。

3.1合理配备电机设备，采用新型节能水泵

在整个油田注水系统当中，注水泵是其能耗占比最大的一部分，因此，若想有效降低油田注水系统自身能耗便首先需要对注水泵展开优化处理，首先根据油田注水系统实际情况更换具备合理性的大排量水泵，而大排量离心泵具备大功率、高效率、气密性较高等优势，与同类型小排量离心泵相比较，在过流面积与离心阻力方面当中大排量离心泵具备显著优势，但是其价格较为高昂，且在小型油田当中使用层面较为狭窄。其次，将油田注水系统工作过程当中，对所产生各项指标数据等加以记录与采集通过专业仿真软件，在计算机当中模拟大功率高压变频器的最佳优化与控制方案，并将此作为基础，与现代制造技术相结合研制出新型注水泵与节能元器件，从而为油田注水系统能耗降低优化提供应有保障[3]。

3.2加强集输管理，实现低温集输

这一方式主要是对油井热洗与管线冲洗进行合理实施，同时将易操作与热系流程高效运用作为首要目的，在各站当中实行每月集中，3～5天热洗方式，令油田注水系统能够对低温技术与热系的双重所需更加合理的满足。同时，针对冬季，油压升高较快这一情况，应根据实际情况制定不同清洗周期，若其超过相关规定范围，则需对其他油井热息实施管线冲洗。同时，若想有效减少体温次数，在进行热洗过程当中，应将油压上升较快的油井同时清洗。除此之外，针对出现破损或覆土较浅整对低温集输过渠管线对保温层重新覆土造成影响这一情况，应根据实际情况组织相关工作人员对发生问题部分的过渠管线开展重新保温。并运用挖掘机与推土机，对其进行重新覆土[4]。除此之外，由于低温集输与会受到冬季季节影响导致井口套管已发生冰冻现象，因此需要运用掺水在环形空间内部运行，并为套管实施温度保护，另外，也可运用双管冷输副管所产生液量在环形空间内部为套管提供温度保护。

3.3严格控制单井掺水量

在油田注水系统能耗降低优化当中，应对单井掺水量加以严格把控，从而为掺水系统压力的平稳提供保障。单井产水量的数量对于转油站掺水系统压力、自耗气量、技术系统能否平稳运行等诸多方面皆有着最为直接的影响。同时还需与各站井数量、掺水泵型号、集输半径等因素相结合，从而为各站制定掺水起泵台数量以及掺水压力控制范围，保证单井产水量能够控制在一小时0.7m这一范围之内。

结语：

综合上文所述，石油注水系统能耗优化对我国石油开采效率与经济效益有着最为直接的影响，而石油行业若想令自身具备可持续发展性，是油田注水系统能耗有效降低便是最为关键的因素与前提之一。而若想要有效降低注水系统能耗，错采取各项措施便需具备一定科学性以及合理性，同时将创新作为基础，对石油生产工艺与设备不断进行优化与调整，从而在根源上将注水系统能耗有效降低，进一步实现自身经济平稳性与可持续发展性。

参考文献：

[1]魏立新，关德慧，解红军，et al.大型油田注水系统生产运行方案优化[J].当代化工，2019（7）.

[2]李智，孙恒博，王奇，et al.高含水期油田注水开发的改善措施与分析——评《高含水期油田开发地质分析》[J].新疆地质，2019，37（2）.

[3]白光宇.Oilfield Reinjection Water Treatment Method and Process%油田回注水的處理方法及工艺[J].广东化工，2018（12）：186-187.

[4]关晓晶，魏立新，杨建军.基于混合遗传算法的油田注水系统运行方案优化模型[J].石油学报（3）：118-121.

作者：韩英达