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摘要：本文针对因管网管损、流量不均衡等原因造成管网运行费用增加的问题。如何在水头损失变化不大，总流量不变的条件下，通过将水头损失大的管线上的流量调整到水头损失小的管线上，来实现降低管网运行费用的目的，保证管网高效运行。
关键词：注水管网 运行费用 流量 优化
1、前言：由于注水管网管损的存在，要满足注水压力的需要，注水泵站就需要多提升一部分压力，克服阻力，从而增加了管网的运行费用。一定规格的管道在通过不同流量时，其运行费用是不同的。当管道流量大时，阻力大，耗电费用高；当管道流量小时，阻力小，耗电费用低。因此，在满足注水工艺要求的前提下，要尽可能把管道运行费用降到最低。
2、现状分析
二矿注水管网有注水泵站两座，有11条注水干线（φ168以上），从东北向西南形成了二矿注水流程的网络体系。
2.1 站点布局不合理，造成边部干线压力损失大
由于二矿的注水管网自89年调整后，一直没有改动。随着油田的开发，两座注水站显现出站点布局不合理。胜七注位于注水管网的最东部，而胜五注的位置也偏东。结果造成供水半径过长。边部干线压力损失较大。
2.2 二区周围的村庄较为密集，许多管线不能直线走向
2-6-51注水干线长度达3770米，管线压力损失很大，由出站时12.5MPa，减小为9.2MPa。这样的管线还有25274干线，管线长达4000多米。压力由12.4 MPa降到9.6 Mpa，损失达2.8 MPa。
2.3 管线使用年限长，内壁结垢严重，管损大
由于污水水质差（机杂、含油偏高），造成注水管网管线内壁结垢严重。从局部结垢严重的厚达16mm以上，缩小了管线过流面积，增大水力摩阻，使管线压力损失加大，注水干线平均损失1.2MPa。
2.4 不同的注水干线流量不均衡
二排西注水干线目前给14个配水间，68口水井供水，日供水12960立方米。其中宁2-10和胜2-57配水间该段管线流量高达197m3/h。胜2更10注水干线仅有两个配水间，4口水井，流量仅为26 m3/h。相差7倍还多。
综上所述，由于各种原因造成干线压力的损失，流量不均衡等原因都造成管网运行费用的升高。
3、管道运行费用理论模型的建立
在某一流量下的管道运行费用可按下式进行计算
对公式①分析：
从计算公式可知：目前年运行时间T、电价Z，电机效率ηD和注水泵效率ηH基本是固定的。公式中有两个变量，一是水头损失H；二是流量Q。因此，如果想减少管线的运行费用，方法有3种：① 减少管网水头损失；② 减少管网流量；③ 在水头损失变化不大，总流量不变的条件下，将水头损失大的管线上的流量调整到水头损失小的管线上，从而达到减少管网运行费用的目的。
就目前的地理环境，胜采二区注水管网进行重新设计，重建新管网的可能性很小。因此，想大幅度的减少水头损失是不现实的。而改变整个管网的流量也不可能（总体上总流量是一定的）。采用第三种办法具有可行性。
4、管网调整方案可行性论证
4.1 二区注水管网目前的运行费用
2012年二区注水泵站实际发生电费4413.8794万元，月平均为367.8233万元。而目前注水管网的运行费用如下：11条注水干线，运行费用是499万元左右，占注水站用电成本的10%左右。
4.2 利用管网运行费用来指导整个管网的调整方案
由目前的运行费用表里可以看出：① 二排西注水干线的流量最大，距离长，造成水头损失也很大，导致运行费用大大增加。计划从胜五注沿三排路重新铺一条φ245*18*2900米的新干线（2-6-51干线）。将宁2-145配水间向北的干线断开。将2-1-24支干线从二排西干线上断开，成为新的一条2-1-24干线。②三排西干线的水头损失较大，将该干线上的胜2更29配水间改至二排西干线上，③为了平衡胜五注和胜七注的压力，计划将胜五注的二排西干线和胜七注的一排干线连接起来；
改造后预测管网运行费用计算：合计12条干线，运行总费用为3854059元。
根据运行费用概念进行调整，我矿的管网可以减少运行费用110万。虽然管网新建管线需花费300万，只需三年就可以收回投资。可以看出：利用注水管网运行费用的方法可以指导一个注水管网的建设。使管网最大限度的降低运行费用。
4.3 利用管网运行费用公式指导在用管线的局部改造：
4.3.1 对干线负荷悬殊较大，而水头损失也相差较大的两条干线，可以进行改造。例如二排西注水干线的宁2-10和胜2-57配水间该段管线流量为197 m3/h，水头损失为140米；而胜2更10注水干线仅有两个配水间，4口水井，流量仅为26m3/h，水头损失仅有10米。
以2-6-51干线和胜2更10为例：
由于水力坡降的整改余地很小，主要针对流量不均衡的问题进行整改，例如就近将宁2-10和胜2-57配水间该段管线上的胜2更17配水间（流量为60 m3/h）改线至胜2更10注水干线上，需要φ180*50米管线。这样胜2更10注水干线上就带有3个配水间，流量可达到86m3/h，水头损失增加至40米。同时宁2-10和胜2-57配水间注水干线的流量减少到137 m3/h。水头损失可以降到120米。
按改造后的流量计算，运行费用F总2=304164元，加上管线改造的费用30000元，合计334164元，比老的管网流程运行费用节约了121788元，且从第二年以后将不再有管线改造费。也就是每年可以节约10万元以上。经过管网运行费用的计算，可以指导我们改造局部在用的注水干线，使管网运行费用降低。
5、几点认识
1、引用核算运行费用这个方法指导一座新注水站的布局，建立合理的注水管网，使管网的运行费用最低，效率最高。
2、在满足生产需要的要求下，对在用的管网，通过调整单条管线的流量，可以在运行中起到节约费用的目的。
3、利用管网运行费用理论模型，不仅可以指导二矿的注水管网，对全厂的注水管网都有帮助。
关键词：注水管网 运行费用 流量 优化
1、前言：由于注水管网管损的存在，要满足注水压力的需要，注水泵站就需要多提升一部分压力，克服阻力，从而增加了管网的运行费用。一定规格的管道在通过不同流量时，其运行费用是不同的。当管道流量大时，阻力大，耗电费用高；当管道流量小时，阻力小，耗电费用低。因此，在满足注水工艺要求的前提下，要尽可能把管道运行费用降到最低。
2、现状分析
二矿注水管网有注水泵站两座，有11条注水干线（φ168以上），从东北向西南形成了二矿注水流程的网络体系。
2.1 站点布局不合理，造成边部干线压力损失大
由于二矿的注水管网自89年调整后，一直没有改动。随着油田的开发，两座注水站显现出站点布局不合理。胜七注位于注水管网的最东部，而胜五注的位置也偏东。结果造成供水半径过长。边部干线压力损失较大。
2.2 二区周围的村庄较为密集，许多管线不能直线走向
2-6-51注水干线长度达3770米，管线压力损失很大，由出站时12.5MPa，减小为9.2MPa。这样的管线还有25274干线，管线长达4000多米。压力由12.4 MPa降到9.6 Mpa，损失达2.8 MPa。
2.3 管线使用年限长，内壁结垢严重，管损大
由于污水水质差（机杂、含油偏高），造成注水管网管线内壁结垢严重。从局部结垢严重的厚达16mm以上，缩小了管线过流面积，增大水力摩阻，使管线压力损失加大，注水干线平均损失1.2MPa。
2.4 不同的注水干线流量不均衡
二排西注水干线目前给14个配水间，68口水井供水，日供水12960立方米。其中宁2-10和胜2-57配水间该段管线流量高达197m3/h。胜2更10注水干线仅有两个配水间，4口水井，流量仅为26 m3/h。相差7倍还多。
综上所述，由于各种原因造成干线压力的损失，流量不均衡等原因都造成管网运行费用的升高。
3、管道运行费用理论模型的建立
在某一流量下的管道运行费用可按下式进行计算
对公式①分析：
从计算公式可知：目前年运行时间T、电价Z，电机效率ηD和注水泵效率ηH基本是固定的。公式中有两个变量，一是水头损失H；二是流量Q。因此，如果想减少管线的运行费用，方法有3种：① 减少管网水头损失；② 减少管网流量；③ 在水头损失变化不大，总流量不变的条件下，将水头损失大的管线上的流量调整到水头损失小的管线上，从而达到减少管网运行费用的目的。
就目前的地理环境，胜采二区注水管网进行重新设计，重建新管网的可能性很小。因此，想大幅度的减少水头损失是不现实的。而改变整个管网的流量也不可能（总体上总流量是一定的）。采用第三种办法具有可行性。
4、管网调整方案可行性论证
4.1 二区注水管网目前的运行费用
2012年二区注水泵站实际发生电费4413.8794万元，月平均为367.8233万元。而目前注水管网的运行费用如下：11条注水干线，运行费用是499万元左右，占注水站用电成本的10%左右。
4.2 利用管网运行费用来指导整个管网的调整方案
由目前的运行费用表里可以看出：① 二排西注水干线的流量最大，距离长，造成水头损失也很大，导致运行费用大大增加。计划从胜五注沿三排路重新铺一条φ245*18*2900米的新干线（2-6-51干线）。将宁2-145配水间向北的干线断开。将2-1-24支干线从二排西干线上断开，成为新的一条2-1-24干线。②三排西干线的水头损失较大，将该干线上的胜2更29配水间改至二排西干线上，③为了平衡胜五注和胜七注的压力，计划将胜五注的二排西干线和胜七注的一排干线连接起来；
改造后预测管网运行费用计算：合计12条干线，运行总费用为3854059元。
根据运行费用概念进行调整，我矿的管网可以减少运行费用110万。虽然管网新建管线需花费300万，只需三年就可以收回投资。可以看出：利用注水管网运行费用的方法可以指导一个注水管网的建设。使管网最大限度的降低运行费用。
4.3 利用管网运行费用公式指导在用管线的局部改造：
4.3.1 对干线负荷悬殊较大，而水头损失也相差较大的两条干线，可以进行改造。例如二排西注水干线的宁2-10和胜2-57配水间该段管线流量为197 m3/h，水头损失为140米；而胜2更10注水干线仅有两个配水间，4口水井，流量仅为26m3/h，水头损失仅有10米。
以2-6-51干线和胜2更10为例：
由于水力坡降的整改余地很小，主要针对流量不均衡的问题进行整改，例如就近将宁2-10和胜2-57配水间该段管线上的胜2更17配水间（流量为60 m3/h）改线至胜2更10注水干线上，需要φ180*50米管线。这样胜2更10注水干线上就带有3个配水间，流量可达到86m3/h，水头损失增加至40米。同时宁2-10和胜2-57配水间注水干线的流量减少到137 m3/h。水头损失可以降到120米。
按改造后的流量计算，运行费用F总2=304164元，加上管线改造的费用30000元，合计334164元，比老的管网流程运行费用节约了121788元，且从第二年以后将不再有管线改造费。也就是每年可以节约10万元以上。经过管网运行费用的计算，可以指导我们改造局部在用的注水干线，使管网运行费用降低。
5、几点认识
1、引用核算运行费用这个方法指导一座新注水站的布局，建立合理的注水管网，使管网的运行费用最低，效率最高。
2、在满足生产需要的要求下，对在用的管网，通过调整单条管线的流量，可以在运行中起到节约费用的目的。
3、利用管网运行费用理论模型，不仅可以指导二矿的注水管网，对全厂的注水管网都有帮助。