摘要：近些年来，我国的石油行业发展的越来越迅速，为了保证石油开采的效率，需要对开采过程中使用的设备进行管理。目前人们重点关注的对象就是油田注水泵的节能降耗问题。本文主要阐述了油田注水泵中的柱塞泵优缺点，并且分析了其中存在的问题，针对出现的问题制定有效的解决措施。
关键词：油田；注水泵；节能降耗技术
引言
注水泵是油田注水系统中的重要设备，是油田注水生产系统的动力之源。 A 厂油田开发生产已进入中、后期，注水量和注水压力持续上升，采出水回注量持续增加，造成原有注水泵维修频次高、泵效低、能耗高。面对油价持续低迷、生产成本大幅削减严重形势，A厂积极引进并应用柱塞泵节能降耗技术，优化柱塞泵运行参数，大幅度降低注水系统用电能耗，对油田原油生产“有质量、有效益、可持续”发展具有重要意义。
1.注水泵种类
油田注水泵有三种，电潜泵、柱塞泵和离心泵。离心泵和柱塞泵作为两种类型的注水泵被广泛应用。（1）离心泵：运行特点是排量大，扬程较柱塞泵低，注入压力相对稳定。根据行业标准要求，结合我国离心泵的运行能力，建议离心泵的适用范围为：流量不小于30000m3/d，注水压力不超过18MPa，注入压力相对稳定的区块。这样选择离心泵才有可能达到注水系统节能监测的合格指标。（2）柱塞泵：随着柱塞泵性能的提高，柱塞泵的高效率越来越受到人们的青睐。柱塞泵为容积式泵，排量较小。如果过分提高流量，势必要增加柱塞的直径，这样柱塞的脉冲运动量就会增加，导致泵体的振动较大，造成柱塞泵的寿命缩短。就目前使用的情况看，一般排量都在500m3/h以下，比较理想的排量在300m3/h左右。在此状态下，柱塞泵的运行比较平稳，寿命较长。柱塞泵的运行特点是小排量，高压力，高效率，泵效一般都在80%以上。由于柱塞泵的易损件较多，规范要求其备用系数较离心泵高，运行3台柱塞泵，须备用1台。柱塞泵合理的注水量在2000m3/d以内为宜。柱塞泵的注入压力原则上没有限制，它随注入管路、地层压力的变化而变化。柱塞泵的适用条件为流量不大于2000m3/d，适用于注水压力不稳定的区块，或者是新区初期的注水开发。在注水压力一定的情况下，注水量大于3000m3/d时，如果选择柱塞泵，一是需要选择大排量的柱塞泵，二是需要增加柱塞泵台数来满足量的要求，这样都会增加柱塞泵的维护、保养工作量，造成管理难度增大。本文主要对柱塞泵进行分析[1]。
2.柱塞泵在油田注水方面的优缺点
柱塞泵是往复泵的一种，属于容积泵，其柱塞靠泵轴的偏心转动驱动，带动柱塞做往复运动，其吸入和排出阀都是单向阀。当柱塞处于吸入行程时，工作室内压力降低，出口阀关闭，低于进口压力时，进口阀打开，液体进入；柱塞处于排出行程时，工作室压力升高，进口阀关闭，高于出口压力时，出口阀打开，液体排出。当动力端曲柄连杆机构运动时，挺杆带动柱塞从填料箱中拉出或推回，完成吸排功能的实现。柱塞泵的优点主要包括：（1）参数高：额定压力高，转速高，泵的驱动功率大。（2）效率高，容积效率为95%左右，总效率大于80%。（3）自吸性能好。（4）变量方便，形式多。（5）单位功率的重量轻。（6）柱塞泵主要零件均受压应力，材料强度性能可得以充分利用。柱塞泵的缺点主要包括：（1）结构较复杂，零件数较多。（2）制造工艺要求较高，成本较贵。（3）油液对污染较敏感，要求较高的过滤精度，对使用和维护要求较高。
2.油田柱塞泵节能降耗技术中存在的问题
2.1柱塞泵压力不足
在柱塞泵运行的过程中很可能会出现主机压力降低，主机电流变小，阀箱、管道振动大，噪声大，压力表摆动增大的问题，造成柱塞泵压力不足的原因主要有以下几个方面：（1）吸入管吸入空气；（2）吸入管道漏气；（3）吸入管阻力大（管道堵塞，吸入阀门未全部打开或吸入管结垢严重）。压力不足问题直接关系着柱塞泵的工作效率，所以说需要重视这个问题。
2.2柱塞泵设备维修和保养不及时
注水系统效率与柱塞泵工作效率有着直接的影响，想要保障柱塞泵的工作效率，就要定期的对柱塞泵进行维修和保养。
但是目前的实际情况是大部分的注水站虽然有相关的柱塞泵维修和保养计划，在长期的使用过程中，必然会产生老化、腐蚀、间隙增大、泄漏等情况，直接影响柱塞泵的注水系统效率和工作效率，没有起到节能降耗的效果，反而造成能源消耗量的增加，影响油田的经济效益和社会效益。
2.3柱塞泵电机匹配问题影响机泵单耗
注水站在初期投产的时候，由于设计参数比较大，机泵额定功率都比较大，随着油田开发的不断深入，注水方案不断地下调，机泵实际功率远远小于设计参数，而这些大设备成本较高，不能随随便便更换，这些历史遗留的问题极大程度地制约了节能降耗的力度[2]。
3.油田柱塞泵节能降耗技术与应用
注水系统是油田开发的耗能大户,对其实施节能降耗技术措施势在必行。具体采取何种节能技术手段, 应根据实际情况而定。
3.1低压调速技术
在使用高压变频器之前，可以通过手动启动和关闭普通泵来调节管网的水压。此外，柱塞泵频繁启停降低了水资源的可靠性，导致机组稳定运行存在诸多隐患。减少柱塞泵的频繁手动启停和适度供水，保持恒压状态，根据柱塞泵自身的调速参数，控制柱塞泵出力和原动机功率消耗，达到降低水泵节能降耗的目的。柱塞泵采用低频控制技术，是在两台泵连续组合的基础上，始终将柱塞泵的工作点改为最大泵效，提高了柱塞泵系统的效率，满足了节能降耗的需要。并将柱塞泵互联，将低瓦数柱塞泵调节为低频控制系统，通过一台注水泵对流量进行自动调节控制。
3.2优化柱塞泵运行参数
由于柱塞泵现场配注量的调整，以及柱塞泵安装后参数通过变频器（控制柜）调节范围小，往往造成柱塞泵设备无法在最佳的综合效率下运行。因此，在生产运行过程中需要对柱塞泵的参数结合每个站点的配注量和注水压力、以及注水泵本身的负荷情况进行优化，实现柱塞泵在节能、高效状态下运行。
3.3大力推广柱塞泵变频技术
实现注水系统排量与压力的自动调节, 可以达到节能降耗之目的。柱塞泵与离心泵相比, 首先是其自身效率相对较高, 并且当前低压变频调速技术相对成熟及国产化, 可以对其采取有效的变频调速控制, 通过调节电机转速, 对泵排量及出口压力进行调节, 在满足注水压力需求的前提下, 确保注水站在无回流状况下运行[3]。
3.4尽量减小机泵泵件之间的摩擦
尽量减小机泵泵件之间的摩擦来减小机泵的能量损失。首先可以选择应用泵涂膜（氟树脂）技术：涂有氟树脂的机泵泵件表面比抛光后的不锈钢还要光滑20倍，因其不沾水的特性，使水直接从表面滑过，从泵内经过的液体减少了分界层和液体内部的涡流，进而功率消耗大大地降低了、增加了流速，达到栓塞泵高效运行的目的。其次在机泵润滑油内增加浓缩金属抗磨剂，实现抗磨、减磨、耐热与抗腐蚀的作用。金属抗磨剂能与各种润滑油溶合，具有功效稳定持久、耐高温、高速、高负荷、抑制油品氧化及减少积碳等特性，能够起到减少磨损及摩擦热，减少功率消耗，起到节能的效果[4]。
4.结束语
总的来说，按照我国目前的经济上的发展趋势来说，我国对于石油的需求只会不断地增加，而不是减少，所以对于涉及到油田的各项技术应该进行发展，特别是在资源的消耗这一方面，最好使得油田注水系统的效率能够有所提升的同时，还可以最大限度上减少对于各项资源的使用，从而促进行业的进一步发展。
参考文献
[1] 李琪. 油田注水泵节能降耗技术与应用探究[J]. 石化技术,2018, 25(07):113.
[2] 张清波. 油田注水泵PCP节能改造的探讨[J]. 科技资讯,2012(04): 90.
[3] 朱永强. 油田注水泵的节能研究及智能控制[J]. 科技创业家,2013(04): 67.
[4] 刘世桐 . 浅谈油田注水泵节能降耗技术与应用 [J].化学工程与装备，2017（7）：131-132.