大型旋转注水机组状态智能优化控制系统研究

大型旋转注水机组是油田采油生产中广泛采用的关键设备 ,耗能很大。为实现对注水机组工作状态的节能优化和机组设备的安全运行 ,研制了智能优化控制系统。节能优化控制的主要目标是 :在满足配注条件的情况下 ,使注水系统总的能耗函数最小。该控制系统由神经网络自适应控制、泵出口阀门调节和进退法最优参数搜寻等部分组成。通过神经网络自适应控制对运行参数进行优化 ,并在神经网络优化的基础上 ,利用进退法在当前运行参数的基础上寻求更优的运行参数。在运行安全区内调节泵出口阀的开度 ,使注水泵排量逼近优化排量 ,以降低注水单耗。工业现场实际运行的结果表明 ,控制系统可以在机组安全区范围内降低注水单耗 ,节能优化效果明显。     

海上平台注水系统优化设计

某海上平台共有12口注水井,其中有9口井为笼统注水井,3口为分层注水井.根据现场提供的平台注水系统数据,对平台的注水系统运行参数进行了优化计算,并建立了海上采油平台注水系统运行参数优化设计模型.以系统单耗最小为目标,通过对注入量和配注量的精确匹配来减少大量超注、欠注带来的不利影响；同时通过对泵出口压力的优化来最大程度地减小各注水井在配水器处的节流损失,并以此再通过对所建立模型的整个求解过程的优化,求得最佳的注水系统运行参数,以达到降低能耗,保护注水设备,节约生产成本的目的.     

高压变频在杏南注水系统的应用

对高压变频工作原理进行了简要阐述.根据杏南开发区注水系统的实际能耗状况,提出在杏五注水站采用高压变频器拖动注水机泵,实现注水量的无节流调节,减小泵管压差,以降低本站泵水单耗;在保证油田配注要求前提下,利用高压变频器,依据注水管网需要的压力或流量进行参数设定,降低杏南开发区注水系统的能耗.     

杏北油田注水系统降压运行方案与效果分析

杏北油田普通注水系统存在部分注水站泵水单耗高、注水系统压力损失较大的问题,针对这一问题,对普通网注水井压力进行了分析,制定了注水系统降压运行方案.通过采取优化注水站布局、注水泵减级等多种技术措施实行降压运行,并对比降压前后的单耗、电量、压力等变化来分析降压后取得的节能效果.     

注水前置泵变频调速技术

前置泵低压变频系统由1台注水泵、1台增压泵、注水泵驱动电机、增压泵驱动电机、变频器及保障运行的各种控制设备和辅助系统组成。当注水泵运行压力大于管压时,根据泵实际情况,拆级后再与单级前置泵串联,保证注水泵运行在高效区,并利用变频技术调节前置泵出口压力降低泵管压差。计算机控制系统对前置泵实行变频调速优化控制,进行注水泵压力闭环和流量闭环控制,控制小功率增压泵变频运行,确保注水泵运行在安全、合理的状态下。经变频技术改造后,1号注水站1#注水泵平均泵水单耗下降了0.63 kW·h/m,5号注水站3#注水泵平均泵水单耗下降了0.2 kW·h/m3。     

前置泵低压变频调参技术

随着油田进入中高含水开发期,降低注水系统能耗成为油田注水面临的重大问题.前置泵低压变频调参技术是实现注水系统参数优化的一个手段,通过调整前置小泵出口压力来调节大泵入口压力,再来调节大泵出口压力,从而减少或消除大泵出口节流损失.结合油田注水站的实际生产情况,开展了现场试验,经验证该技术达到了既保证系统的注水量要求,又节能降耗的目的.     

油田注水系统配水量及管网压力的分区块监控

油田注水开发方式的调整导致注水井配注水量发生改变,使得管网系统在供水能力充沛的情况下,注水井的供水量与需水量不再匹配;同时注水系统有较强的整体性,改变一个注水站的运行参数经常会引起整个系统能量耗散的变化,使各注水站的注水负荷发生显著变化。针对上述问题,结合油田典型多区块注水系统现有的水井泵压,监测注水区块压力边界,通过连续比较得到某一区块的压力变化,进而掌握该区块注水量的变化,逆向查找压力波动和水量缺失原因,由此合理调用水资源,指导优化开泵方案,为油田降本增效提供有力的数据及决策支撑。     

降低喇嘛甸油田注水系统能耗技术探讨

针对喇嘛甸油田注水系统管网压力高、区域供注不均衡、泵水单耗高等现状。通过调查分析喇嘛甸油田注水系统现状及能耗情况。对注水系统三个子系统在系统上、区域上和能耗节点上存在的耗能问题,实施优化注水站布局、优化注水管网和优化参数等节能措施,达到缩短注水半径、降低管网压力、降低注水单耗的目的,实现喇嘛甸油田注水系统的优化运行。     

输油泵机组高压变频调速节能技术

原油集输过程中,如果输油泵的特性和管路特性不匹配,则需要根据运行工况控制泵出口阀门的开度来调节流量,以满足生产工艺的需要.这种流量调节方式在输油泵出口阀门前后产生较大的泵管压差,大量的能源消耗在泵出口阎前后,造成能源的浪费.大庆油田南一油库在输油泵机组上推广应用高压变频调速系统,实现了通过改变输油泵的转速进行不同的工况调节,消除因泵管压差而产生的节流损失,降低了输油单耗,节约了电能.     

喇嘛甸油田聚驱水注水系统的优化

针对喇嘛甸油田聚驱水注水系统管网压力高、区域供注不均衡、泵水单耗高等现状,通过调查分析喇嘛甸油田聚驱水注水系统的注水泵泵况、压力、水量、管网和能耗等因素,找出系统能耗高的成因,制定优化注水站布局、优化注水管网和优化参数等节能措施,达到降低系统能耗的目的,实现喇嘛甸油田聚驱水注水系统的优化运行。     

用单流阀回收套管气探讨

将单流阀连接于出油管线和套管环形空间出口之间,以便回收套管气。用该方法后,井口平均套压会发生变化。文中分析了套压变化对泵效的影响。最后给出了实例,其中通过电算分析了五个沉没度、三个生产气油比下井口套压对泵效的影响(分析泵效时,只考虑了气体、冲程损失及漏失的影响),从而得出了可用单流阀回收套管气,且可获得可观数量的天然气以及可确定最大泵效下沉没度及下泵深度的结论。     

温控阀控温性能验证实验及数值模拟研究

通过实验研究了新型温控阀的控温性能,并采用N-S方程和标准k-ε湍流模型对其内流场进行了数值计算。结果表明,温控阀的线性度较好且静态偏差小。当冷热水入口比例、冷水温度、水流速度都不变时,随着热水入口温度的升高,阀内的压强稍有减小的趋势,而且混合水出口的温度也明显升高,说明进口水温的变化对阀的压力有影响,由于水温主要由热水温度来决定,所以热水进口温度是影响温控阀控温的一个关键因素。     

节能注水增压泵的研究与应用

针对目前油田注水增压设备能耗高、注水压力不能合理调配等问题,设计了节能注水增压泵。该装置通过机械换向阀来控制活塞左右行程,从而控制装置内部液流流向,通过双作用柱塞增压泵对液流进行增压。通过活塞结构受力分析,将活塞的运动分为2个阶段,第1个阶段为加速阶段,第2个阶段为匀速阶段,计算了活塞运动速度、运动时间和有效功率,利用ANSYS软件对活塞缸和活塞进行有限元仿真计算,证明其结构强度满足要求。在胜利油田对2口高压井进行增压,增压1.5MPa,能够满足注入压力和日配注量要求,完成增注任务;并且低压出口的压力和排量可以满足1~2口低压井的注水要求。     

新型高压差迷宫式蒸汽流量调节阀的研究

稠油热采注蒸汽工艺对调节阀的基本要求是应能在小流量时具有较大的降压功能,而在大流量时能获得小的压降。现有蒸汽流量调节阀均难以在全行程范围内有效地调节蒸汽流量,且存在振动和冲蚀等问题。在分析国内外高压差流量调节阀的结构、工作原理及存在问题的基础上,研制成新型高压差迷宫式蒸汽流量调节阀。当调节阀开度百分率从０％到１００％（行程不断变化）时,流量百分率从０％上升到１００％;反之,则下降,整个行程近１００ｍｍ可方便调节,且实现了高压差下的低流速。在阀门进口ｐ进＝９４ＭＰａ,出口ｐ出＝３２ＭＰａ时,实测阀门噪声７０ｄＢ（普通调节阀噪声达到８４ｄＢ以上）,从根本上减轻了冲蚀和噪声。     

TYB系列调压注水装置

ＴＹＢ系列调压注水装置由双缸四腔泵体、电液换向阀、控制液路及控制电路组成。换向系统采用常规液压换向阀的基本结构, 换向信号运用传感技术和集成化无触点控制电路采集与传递, 液压换向部分配备有液位、压力和温度过载保护系统。通过换向系统将水网来水作重新分配, 同时产生一股高压水流和低压水流, 分别适配于欠注井和低压注水井, 提高了注水系统的效率, 减少了动力消耗。现场试验证明, 装置运行平稳, 性能可靠, 运行费用低, 节能效果明显。     

礁灰岩油田水平井微粒充填ICD均衡控水技术

随着开发的进行,礁灰岩储层部分井出现水淹的问题,为提高控水质量,提出了微粒充填ICD均衡控水技术。介绍了该控水管柱的结构和工作原理,对限流阀孔径和安装密度、充填微粒粒径、充填施工参数(泵入压力、泵入流量、加砂比)进行了计算和设计,给出了X5井的清水注入试验和现场应用实例。现场应用表明,两口新井较邻井含水降低62%,累增油量超过2.5×104 m3。通过综合考虑限流阀尺寸和安装密度、充填颗粒粒径与地层砂粒径、充填压力与破裂压力之间的关系,可以在保证油井产能的基础上最大限度地实现均衡控水,该技术适合非均质性强或裂缝发育储层的水平井控水,并推荐在水平段均匀安装限流阀。该研究可为非均质性强或裂缝发育的储层进行控水方案设计提供依据。     

高压加氢高压往复泵单向阀的改进

通过对往复式高压注水泵进出口单向阀阀杆频繁断裂的失效分析 ,经计算 ,从单向阀的结构和设计上进行了局部改进 ,大大提高了阀的使用寿命     

基于泵工况参数实时监测系统确立蓬莱油田油井合理套压

蓬莱油田目前很多单井受泵型、排量等限制,需要在保证油井稳定运行下进一步挖掘潜能,则必须从泵工况各项参数调节入手,套压控制是一项非常重要的手段。通过分析油套环形空间内的油气水三相分布状态,提出了基于泵工况参数实时监测系统的套压调整技术,再拟合泵吸入口和出口压力数据,得到不同套压大小下的泵效,分类确定油井合理套压。针对蓬莱油田单井井底流压较高且一直很难优化的井,通过该方法可以找到最佳泵效率的工作点并降低井底流压,实现油井稳定并增产。     

海底混输立管段瞬态流动规律及其敏感性分析

利用OLGA 2000软件对某海底混输管道系统立管段瞬态流动规律及其敏感性进行了数值模拟分析,在立管底部、顶部以及管道入口、出口处压力波动很大,容易形成段塞流;采取适当减小立管管径、管道出口节流阀开度、多相流含水率以及增大管道出口压力、降低立管高度和增大多相流气油比等措施,可以在一定程度上减弱或消除立管中严重段塞流的影响。今后应加强数值模拟、试验模拟和理论计算等方法的综合研究,深入探讨海底混输管道立管段严重段塞流的形成机理,并探索经济、有效地控制和消除严重段塞流影响的措施。     

外环流转子式凸轮泵的研制

外环流转子式凸轮泵的结构特点是 :采用夹套式泵体 ,且泵体上设有安全阀 ;采用组合式机械密封 ;泵进出口位置可按 4种型式调整 ,且正反转都可工作。这种泵与螺杆泵、齿轮泵等相比 ,具有效率高 ,输送介质粘度范围大、低剪切、自吸能力强和改变转速调节流量稳定等特点 ,适用于食品、化工、石油化工、合成树脂工业、化妆品工业、制药工业等领域。锦州炼油厂订购的 2台泵已累计运行 15 0 0 0h以上 ,未发生任何故障 ,运行平稳 ,效率高 ,安全阀灵敏、可靠。