注水系统的节能措施及效率计算研究

【摘要】：注水系统是油田日常生产中的重要组成部分,它保证了原油的高产稳产。近年来,随着油田进入高含水开发期,注水量日益增多,注水能耗也越来越大,成为油田的能耗大户。因此,注水系统节能措施的研究是势在必行。 本文在广泛地分析了国内外众多注水系统节能措施后,选择了调压法进行研究。调压法调压设备简单,一次性投资小,调节方便,是一种有效的节能方法。 本文主要对以下五部分进行了研究并得到了相应的结论: ⑴ 注水系统使用调压调速节能的可行性。利用电机、离心泵的基本原理、公式对调压后设备运行参数的变化进行理论推导,计算出调压范围为10%左右可以得到明显的节能效果,但调压范围不能太大,否则,电机电流升高至超出额定电流,导致电机过热,会影响电机的使用寿命。 ⑵ 通过室内对电机调端电压进行大量实验可知,在一定的调压范围内,使用调压比使用节流的节能效果更明显。实验验证了关于节能潜力的理论分析。由实验结果得出,调压节能是可行的。 ⑶ 通过分析计算,首次绘制出辛二注水站注水管网的管路特性曲线,对于确定离心泵的工况有重要作用。 ⑷ 对注水系统效率及调压调速节能进行编程计算。通过编制的计算程序计算出辛八注水站的电机(Pe=2200kW,Ue=6kv)端电压从6000v WP=4 下降到5400v (10%)时,电机节能效果明显:电机电压为5900v时,节省功率40.62kW;电机电压为5400v时,节省功率290.04kW。但注水系统效率几乎没有改变,总保持在64.57%～63.37%之间。 ⑸ 对注水管网的分布进行优化,重新分布各分配水间和总注水站的位置,减小流体在管线中的流动损失,提高注水管网效率。采用Powell法,以辛八注水站为例计算,优化后注水管网管线中流体的总沿程阻力损失比优化前下降约6.3%。 【关键词】：注水系统 节能措施 调压法 管网优化 试验研究
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TE934.1
【目录】：

• 第一章 国内外注水系统节能措施的研究概况12-26
• 1.1 概述12
• 1.2 注水系统的能耗分析12-14
• 1.2.1 注水系统的构成及能流模型12-13
• 1.2.2 能耗分析13-14
• 1.3 国内外提高注水系统效率和节能措施的研究状况14-23
• 1.3.1 提高注水设备效率以节能14-18
• 1.3.2 调节注水系统运行参数以节能18-22
• 1.3.3 其它节能技术的研究与应用22-23
• 1.4 调电机输入电压节能措施的提出及意义23-24
• 1.5 现场常用注水系统效率的计算方法和公式24-26
• 第二章 注水系统调压节能的基本理论及计算26-51
• 2.1 异步电动机使用调压法节能的理论依据26-29
• 2.1.1 从能量损耗角度分析26-27
• 2.1.2 从运行稳定性方面分析27-29
• 2.2 泵的基本特性及调速节能原理29-33
• 2.2.1 泵的基本特性29-30
• 2.2.2 流量调节的途径30
• 2.2.3 调速时离心泵的基本特性30-32
• 2.2.4 离心泵调速节能的原理32-33
• 2.3 调压调速对电动机性能的影响33-37
• 2.3.1 根据异步电动机的技术数据计算其参数33-34
• 2.3.2 异步电动机调压调速的能量指标34-36
• 2.3.3 电动机发热问题的解决36-37
• 2.3.4 关于系统功率因数的提高37
• 2.4 调压调速对离心泵的影响37-39
• 2.5 电动机带动泵类负载节能估计及计算公式39-41
• 2.5.1 节能潜力的估计39-40
• 2.5.2 泵类负载交流调速节能的统一公式40-41
• 2.5.3 节能率41
• 2.6 调节电机端电压节能计算41-51
• 2.6.1 油田注水现场设备实例计算41-45
• 2.6.2 实验中所用离心泵的节能计算45-50
• 2.6.3 结论50-51
• 第三章 电机调压节能的实验研究51-69
• 3.1 调压实验一51-61
• 3.1.1 实验内容51-54
• 3.1.2 实验设备及仪器54-55
• 3.1.3 实验数据55-58
• 3.1.4 实验数据的处理及曲线绘制58-60
• 3.1.5 实验结论60-61
• 3.2 调压实验二61-69
• 3.2.1 实验数据61-64
• 3.2.2 实验数据的处理64-66
• 3.2.3 各参数的变化曲线66-68
• 3.2.4 实验结论68-69
• 第四章 注水系统管路特性曲线的理论计算69-82
• 4.1 概述69-70
• 4.2 管路特性曲线基本参数的计算70-76
• 4.2.1 辛二注水站注水系统管路特性曲线的计算参数70-71
• 4.2.2 以辛1-14配水间为例,计算管路特性所要的计算参数71-76
• 4.3 注水系统管路特性曲线的计算76-82
• 4.3.1 串联和并联管路76-77
• 4.3.2 实际计算77-82
• 第五章 注水系统效率及调压节能的计算82-92
• 5.1 流体阻力和水头损失82-84
• 5.1.1 管路中流动阻力产生的原因82
• 5.1.2 管内沿程水头损失和局部水头损失的通式82-83
• 5.1.3 计算沿程水力摩阻系数λ的经验公式83-84
• 5.2 注水系统效率计算及调压节能的数学建模84-92
• 5.2.1 数学计算模型的建立84
• 5.2.2 长管的水力计算84-85
• 5.2.3 短管的水力计算85-87
• 5.2.4 注水系统效率计算流程图87-89
• 5.2.5 调压后电机节能计算数学模型89-90
• 5.2.6 调压和系统效率计算总流程图90
• 5.2.7 编程计算示例90-92
• 第六章 注水系统管网分布的优化92-101
• 6.1 概述92
• 6.2 目标函数的建立92-93
• 6.3 目标函数的求解93-101
• 6.3.1 Powell法的计算步骤93-94
• 6.3.2 Powell算法的功能及流程图94-96
• 6.3.3 计算示例96-100
• 6.3.4 结论100-101
• 结论101-102
• 参考文献102-106
• 附录106-107
• 致谢107-108
• 攻读学位期间发表的学术论文目录108

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