姬瑞 向軍 趙興君 孟雙龍
(大港油田公司 天津 300280)
根據我國第三次油氣資源評價,大港探區石油資源蘊藏量超過20億噸,天然氣資源蘊藏量3800億立方米。截至2009年底,累計探明石油地質儲量11.1億噸、探明天然氣地質儲量1412億立方米;累計生產原油1.53億噸、生產天然氣184.5億立方米。目前,大港油田公司共有員工3.7萬人,擁有資產總額458億元,原油年生產能力500萬噸、天然氣年生產能力5.4億立方米。
“十一五”期間,大港油田公司以科學發展觀為統領,堅持“開發與節約并重,節約優先”的方針,把節能(節水)降耗作為轉變發展方式的切入點和突破口,推進立體化節能節水工作。通過加強管理,加大節能節水技術改造和技術推廣應用力度,優化用能用水結構,提高能源利用效率,創新節能節水技術,強化節約行為理念,全面提升了油田公司的節能節水工作水平,節能節水工作取得了顯著成效。
1、超額完成節能節水指標。2010年公司完成節能量5.13萬噸標準煤,完成節水量144.52萬方,“十一五”累計完成節能量21.7萬噸標煤,完成節水量759.5萬方,超額完成了“十一五”初,油田公司與天津市政府、中油集團公司簽訂的18.1萬噸標準煤的“千家企業”節能責任目標。
2、消耗總量得到有效控制。2010年在能耗設備及產液量和注水量逐年增加的基礎上,全年消耗各種能源49.92萬噸標準煤,其中上市部分能耗34.88萬噸標煤,與“十五”末同比下降了 25.08%。
3、生產單耗同比降低。2010年原油(氣)液量生產綜合能耗為9.05千克標煤/噸,比“十五”末下降了39.5%;原油(氣)生產液量用電單耗14.96千瓦時/立方米,比“十五”末下降14.56%;注水用電單耗6.74千瓦時/立方米比“十五”末下降3.9%;油氣當量新水單耗1.17m3/t,比“十五”末下降7.1%。
4、主要設備效率不斷提高——機采系統效率由2005年的31.06%提高到2010年的33.82%;潛油電泵系統效率由2005年的26.85%提高到2010年的29.87%;柱塞泵機組系統效率由2005年的78.63%提高到2010年的80.93%;加熱爐熱效率由2006年的64.88%提高到2010年的80.39%。
2007、2009 年被評為中油集團公司 “節能節水型先進企業”,天津市“節能節水先進單位”,并被天津市政府授予“節能減排企業行動示范基地”稱號。
一、健全制度體系,夯實管理基礎,全面推動管理節能工作的深入開展。
1、完善管理制度、規范管理體系。
“十一五”初期,作為“千家企業節能行動”成員的大港油田公司,面臨著承擔節能任務重、制度不完善、管理力量薄弱、考核機制不健全等現實困難,不能滿足日益發展的節能節水工作需要。為此,大港油田公司從健全規章制度、完善管理網絡、強化指標考核著手,強化基礎管理,推動節能節水工作全面開展。
根據節能節水工作需求,結合機構改革,加強了管理人員配置和管理網絡建設。公司在內控與風險管理處設立了節能節水科,各二級單位充實加強了節能節水管理部門,配備專職節能節水管理人員,作業區及基層隊站也設立兼職網員,形成了從公司、所屬單位、作業區、基層隊站的四級節能節水管理網絡,負責日常節能節水工作的貫徹落實、能源、水消耗的統計分析和合理用能、用水監督,為全面推動落實節能節水工作提供了保障。采油四廠成立了由工藝、電力、設備等相關專家技術人員組成的節能診斷組,定期到一線生產場所對運行的能耗設備、生產工藝的能耗情況進行巡視和診斷,發現問題,現場制定整改措施,保證了設備效率的提高和能耗的降低。
公司進一步強化了節能節水考核機制,根據所屬單位的不同生產情況和能耗重點,制定不同的能耗指標,把能耗指標完成情況指標納入各單位經營業績考核體系,配套制定各種能耗定額指標體系,覆蓋到各項能耗種類和各個能耗環節,層層分解,層層落實,實現壓力層層傳遞,并逐年加大節能指標在業績考核中的比重,用政策約束和激勵節能節水工作的深入開展。
2、加大監測力度,落實監測整改
節能檢測是節能工作的 “眼睛”,“十一五 “以來,大港油田公司節能監測工作以發現問題、尋找潛力為重點,強化了監測計劃落實和檢測不合格設備的整改工作,促進了設備效率的不斷提高。
根據中油股份公司相關節能監測要求,結合油田實際情況,加大了耗能設備的檢測比例,按照設備新舊和類型情況細化了監測樣本的抽取要求,制定監測計劃,強化了監測過程監督和計劃執行情況監督,重點能耗設備節能檢測覆蓋面由“十五”末的8%提高到“十一五”的20%以上,監測計劃落實率99%以上,能耗設備監測合格率和設備效率明顯提高,抽油機系統效率、注水系統效率等指標位于石油系統前列。
節能檢測是管理手段而不是目的,大港在加大監測監督的基礎上,進一步強化了“不合格”設備整改和檢測結果的分析利用。對監測結果及時下發監測情況通報,對監測存在的問題組織進行分析,對不合格設備逐臺制定整改措施,限期整改,整改結果在下年進行抽樣復測落實,實現了節能檢測工作的“閉環”管理,使節能監測的監督作用得到進一步的體現。同時,加強了節能檢測報告的分析和利用,把檢測結果作為分析節能節水潛力,實施節能節水技術改造措施制定的重要依據,通過對監測結果認真的分析研究,發現問題,查找潛力,并制定了有針對性的改造措施,避免了節能項目方案制定的盲目性。
3、推動管理節能,提高用能效率
通過加強以優化設計、優化參數為主的設備動態管理和精細化管理,規模實施了優化計,合理調整生產參數和運行方式等管理措施,僅2010年實施低效井治理、轉變舉升方式、間開、調整沖程、沖刺、調平衡、機泵參數優化調整等管理節能措施1200余次,累計節電約860萬度,取得了較為顯著的節能效果和經濟效益。
經常性的組織開展專項管理和勞動競賽活動。各主要生產單位按工藝分類,建立了以專業技術人員、管理人員、技師為主的采油、注水、摻水、集輸、電加熱、電力及零散天然氣利用、非生產用電等節能降耗項目組,深挖內部節能潛力,促進設備系統效率的不斷提高和能源的合理利用。采油一廠在2010年建立了由主管領導任組長的地面系統優化組、注采結構優化組、節能技改組、外用電治理組、群眾性節能降耗組等5個節能降耗小組,通過現場診斷、措施研究、組織落實等環節,實施節能措施270余項,年節電270萬kW·h,節氣32萬方。各單位還開展了 “提高注水系統效率”、“低效井治理及抽油機井節能降耗”、“降低非生產用電”等節能競賽活動,全面推動節能工作開展,并取得了良好的節能效果。
節能主管部門加強了與各部門的協調配合,共同推動節能工作的開展。與工會等部門聯合組織開展了“合理化建議征集”和“節約型”班組創建活動。共征集合理化建議116條,經評估后實施82條;評選出50個節約型先進班組。采油四廠組織開展了“談經驗、講招法、出點子、獻良策”群眾性節能降耗成果征集活動,將生產技術部門和一線員工多年來摸索出的節能降耗經驗招法提煉出來,經過整理和完善,舉辦了優秀成果發布會,并將這些經驗和做法匯編成書,下發到基層,指導崗位節能工作開展。通過這些活動,普及了節能知識,增強了全員節能意識。
二、抓住能耗關鍵環節,采用實用節能技術,全面、系統開展節能改造。
“十一五”以來,大港油田公司認真貫徹國家《“十一五”十大重點節能工程實施意見》和中油集團公司相關方針、政策和辦法的要求,結合《大港油田分公司“十一五”節能規劃》,認真開展系統節能潛力分析,對公司機采、集輸、注水、熱力、電力等系統有計劃、有步驟的開展了節能節水技術改造,積極推廣應用節能新技術、新設備、新工藝,促進節能水平不斷提高,取得了良好的效果。
1、在集輸系統,推廣“港西模式“,優化簡化油田地面工藝,實現節能降耗。
2006 年,大港油田通過充分的前期試驗和技術攻關,將原有集輸系統三級布站簡化為二級布站,完成了港西油田的優化簡化工作,取得了成功,形成了中石油油田地面工藝改造的“港西模式”,優化簡化后的港西油田維護費、運行費、能耗大幅下降,從源頭解決了油田運行費用高、能耗高的問題。“十一五”期間,在總結港西油田優化簡化經驗的基礎上,又成功實施了棗園、王官屯、羊二莊、王徐莊、港東等油田的優化簡化改造,減化了工藝流程,減少了能耗環節,取得了明顯的包括節能降耗的綜合效果。并打破常規,根據結合油田開發后期原油物性和含水變化情況,通過常溫輸送試驗、加藥改善流動物性試驗、單井通球工藝試驗等措施,推廣停用夏季摻水加熱爐,目前夏季已停用單井加熱爐230余臺,年節天然氣1242萬方。
2、在電力系統,結合淘汰設備更新改造,推廣應用節電設備,降低電量消耗。
隨著油田開發規模不斷加大,含水的不斷上升,能耗設備、產液量、注水量也大幅增加,2010年與2005年相比,用電負荷增加了17%,產液量增加了15.7%,注水量增加了26.5%,但耗電總量只增加了0.8%,基本維持不變,這與大港油田采取的規模淘汰高耗能落后設備,推廣應用節電設備措施是分不開的。“十一五”期間,結合淘汰設備更新改造,對油田在用的電機、變壓器、控制柜、補償裝置、變頻器等進行了節能更新改造,共推廣應用永磁同步電機、高轉差電機、雙(多)功率電機、S11系列變壓器、節能控制柜、輸、注變頻裝置、電容補償裝置等4627臺(套),累計節電約1.38億kW·h,取得了良好的節電效果。
3、在注水系統,優化注水機泵參數,實施注水工藝改造,提高注水效率。
提高注水泵效率是提高注水系統效率、降低注水能耗的重要手段。大港油田在提高注水系統效率、降低注水能耗等方面做了大量的有效嘗試,組織實施了:優選高效柱塞泵替代低效離心泵節能工藝技術;恒壓變頻節能技術;高低壓系統分離節能工藝技術;注水系統優化簡化節能工藝技術;單井增壓注水,降低系統運行壓力節能技術;系統除垢降壓節能工藝技術等七項調整改造節能技術和優化運行措施。
通過實施以上七項主要節能降耗技術,大幅提高了注水泵效和系統效率,有效降低了注水單耗(由平均 7.01kW·h/m3左右降低到 6.74kW·h/m3)。其中,自一聯實施了高、中、低壓三級分壓注水技術改造后,注水泵機組平均單耗由7.55kW·h/m3降至4.03kW·h/m3,注水系統效率提高了7.5%,取得了顯著的節能效果。
4、在加熱系統,淘汰低效加熱爐,實施零散天然氣發電和余熱綜合利用改造,替代電加熱,降低加熱系統能源消耗。
加熱系統的節能改造,主要采取了五項節能措施:
積極挖掘非天然氣集輸區域零散天然氣潛力,實施零散天然氣發電。截止2010年底,共實施天然氣發電機組84臺,裝機功率31200kW,年利用零散天然氣發電1.58億kW·h,“十一五”累計發電6.46億kW·h,極大的降低了外購電力消費,降低了成本支出。
挖掘天然氣發電機組余熱潛力,應用天然氣發電機組余熱回收技術。發電機余熱回收實現了余熱、發電、減排的綜合利用,目前,已有6個站28臺發電機安裝了余熱回收裝置,年節天然氣約540萬方。
推廣應用高效加熱爐,提高加熱系統效率。針對老油田加熱設備老化問題,采用高效真空相變加熱爐,替代聯合站、接轉站內的低效、老化嚴重的水套爐。共更新高效真空相變加熱爐132臺,加熱爐熱效率由2006年的64.88%提高到2010年的80.39%,提高了加熱效率,降低了能源消耗。
應用燃氣加熱爐、多功能儲集器替代電加熱器。應用管道自動加熱器、真空相變爐、多功能儲集器等新型燃氣加熱技術代替電加熱器,可充分利用油田自有零散資源,降低外購電力消耗。共實施替代電加熱58臺 (套),形成1.1萬kW·h日節電能力。
推廣應用太陽能儲罐加熱技術,替代電加熱系統。太陽能加熱技術可利用新能源,滿足邊遠單井儲罐中的原油持久加溫,因而大大減少了電能的消耗,滿足原油正常拉運。據測試計量,太陽能加溫裝置可節電60%以上,其中,在棗一聯合站卸油罐安裝改造的集群太陽能裝置,與輔助電加熱器配合使,替代6臺共計120kW電加熱器,投產以來,日節電1601kW·h(由日均2836kW·h下降到1235度),年節電58.44萬kW·h,折合電費40萬元。項目總計投入163.8萬元,投資回收期4年。目前大港油田公司已推廣太陽能加熱裝置34套。
5、在機采系統,全面開展機采系統節能挖潛改造,降低機采系統能耗。
近年來,大港油田公司機采系統效率不斷提高,采液單耗不斷下降,在機采系統主要采取了以下措施:
一是推廣井筒舉升參數優化技術。“十一五“期間,針對油田油井系統效率較低的原因,利用油井提高系統效率優化設計軟件,對680余口油井進行了優化設計,在此基礎上進行了現場實施。對沖次偏大,功率不平衡,桿柱設計不合理等系統效率偏低的油井進行了優化。其中,通過對南部油田實施后系統效率進行的復測,16口“雙高”油井的平均系統效率由19.43%提高到27.95%,提高了8.52%;平均輸入功率由10.36kW降到9.17kW,下降了1.19kW,平均節電率達到12%,16口井日節電448kW·h。
二是合理優化調整采油工藝。歷經多年的開發,動液面不斷下降、泵掛逐年加深,部分電泵井低供液生產,能耗高、運行成本高的矛盾日趨嚴重,有計劃、有步驟的實施了舉升結構的調整,結合作業轉變采油方式130口,其中電泵轉抽油機62口、轉撈油4口、轉螺桿泵64口,調整后單井日節電一半以上。
三是推廣節能型抽油機。近幾年,先后試驗試驗應用了皮帶式、下偏杠鈴式、雙驢頭、調徑變矩式、復式永磁電機抽油機等節能型抽油機,監測對比數據表明,其節電率在12-30%,結合實際情況,經過綜合效果比對,優選了皮帶式、下偏杠鈴抽油機,復式永磁電機抽油機,結合產能建設進行改造和規模推廣400余臺,其設備系統效率均超過30%。
四是推廣應用電熱桿和電泵差度調頻裝置。電熱桿和電潛泵是大港油田采油方式主要組成部分,雖然數量占采油井數不多,但耗能量占機采系統耗能量的山分之一強,單井耗電量是常規抽油機耗電量的三倍,存在著巨大的節能潛力,為此,通過前期試驗,對電熱桿和電泵井采取差度調頻配套裝置,共實施82口井,單井平均日節電300kW·h以上。
三、開展潛力分析,加強技術研究,不斷增加節能技術儲備
“十一五”期間,大港油田公司在節能潛力分析及措施研究方面做了大量的工作,結合實際工作需求,先后與相關石油院校和專業技術單位聯合,組織開展了 《大港油田節能潛力及措施》、《電力系統節能潛力與對策研究》、《自備電廠余熱利用措施研究》、《復式永磁電機抽油機試驗與研究》等專題潛力分析與技術研究,分析挖掘節能潛力,從節能技術、節能管理等方面研究提高大港油田節能效果的措施,為切實提高節能水平、促進節能決策提供科學依據。
結合節能節水技術需求和專項技術改造,大港油田積極組織節能節水科研先導試驗和技術推廣,先后試驗推廣一批節能技術改造項目,均取得良好的效果。截止目前,已規模推廣了七項節能技術,主要包括:
注水、集輸系統優化簡化技術:通過應用新型單井計量、恒流量配注、單管常溫集輸技術等先進技術,將原有集輸二級布站改為一級布站,實現地面工藝的簡化和能耗環節的減少。
抽油機下偏杠鈴增程改造技術:對老式游梁抽油機進行增高支架,加長游梁前臂,加長連桿,增加下偏杠鈴裝置和新的驢頭的技術改造。改造后的抽油機,可滿足油田開發后期“長沖程、低沖刺”生產需求,平均節電率可達15%左右。
零散天然氣發電及余熱回收利用技術:主要針利用單井定壓放氣閥及分離器收集的零散天然氣,加以發電利用,并對發電機組排出的高溫煙氣,通過針型管余熱回收裝置回收余熱,以替代加熱爐加熱,達到減少了網上購電,節約燃料的目的,降低了生產成本,實現了資源的綜合利用。
太陽能加熱原油技術:利用太陽能集熱裝置,對邊遠單井和部分新開發單井的原油儲罐儲罐中的原油持久加溫,替代原有電加熱系統,經測試,太陽能加溫裝置可節能60%以上。
注水系統高低壓分注技術:對注水壓力相差較大的系統實施高、低壓系統分離,配套安裝變頻調速系統,減少節流損失,降低系統能耗。
熱泵余熱回收技術:主要利用熱泵技術將煙氣、污水余熱加以回收,用于生產、生活加熱和制冷,達到降低能源消耗的目的。
該技術采用塔式結構,由立柱支撐的復式永磁電機直接驅動負載,通過變頻控制系統在規定范圍內對抽油機沖程和沖次實現無級可調,使電機額定功率大大降低,綜合節電率達25%以上。
正試驗研究2項,包括:
潛油螺桿泵采油技術
潛油直驅螺桿泵無須抽油桿,無須機械減速裝置,提高了系統效率,降低了能耗,且排除了有桿螺桿泵在原油開采中的抽油桿斷脫和其在深井、斜井中使用受到限制的問題。
無桿往復式潛油電泵采油技術
該技術將無桿往復式潛油電泵,通過油井,油管相互聯接,潛入到油井套管內油層底部,以直線電機做動力源,通過直線電機上下往復運動,推動泵柱塞上下往復運動,將油液舉升到地面管道中。在深井、低滲透、大斜度井,水平井等疑難油井的應用具有明顯優勢,且可提高采油系統效率,節能降耗。
1、完善考核指標,加大考核力度
進一步完善細化節能節水考核體系,擴大節能節水考核的覆蓋面,加大節能激勵力度和獎勵范圍規范嚴格、形成內容完整、約束有力、激勵有效的考核機制,以進一步調推動節能工作的深入開展。
2、加強節能節水源頭控制
從提高建設項目“節能篇”編制水平入手,加強可研和初步設計節能專篇編制審查,完善用能評估,從源頭把握建設項目的節能效果;落實《節能、節水產品評價推薦管理辦法》,加強節能產品評價、交流工作,規范節能產品管理。有計劃、有步驟按照產品分類,分期分批對在用用能、用水設備和產品進行評價和推薦,規范節能節水產品管理,確保在用設備的節能節水先進性。
3、推動能效對標工作深入開展
通過能效“對標”工作的深入開展,促使工藝和設備運行參數進一步優化,設備效率進一步提高,單耗水平進一步下降。分階段、分步驟做好以下工作:第一,在采油廠和隊、站二級能效標桿的基礎上,開展與能效標桿的差距分析,尋找薄弱環節,明確解決途徑,制定切實可行的能效提升方案;第二,開展措施落實和達標創優。采取技術措施,對影響能耗的硬件設施進行改造,配套合理的參數優化調整和既定的管理措施,實現生產用能系統的節能經濟運行。第三,總結對標指標完成情況,修訂對標指標,推動對標工作向下一循環的深層次開展。四是加強現場的指導與監督,抓住重點典型,從中總結經驗,發現問題,采取措施,全力推進。
(四)搞好節能監測整改和能源審計工作
“節能監測”和“能源審計”是節能工作的眼睛,為此,認真貫徹中油集團公司關于監測比例要求,合理制訂和落實節能監測實施計劃,查找問題,制定措施,落實整改,并進行復檢核實。積極組織開展以所屬主要能耗單位為主體的能源審計工作,通過統計、分析、用能環節調研,結合檢測等手段,做好對用能單位能源利用過程進行的檢驗、核查和分析評價,以查找問題,挖掘潛力,為下步節能改造和提高用能水平奠定基礎。
(五)加快淘汰高耗能設備
認真貫徹落實中油集團公司《關于發布低效高耗設備淘汰目錄 和節能節水技術推廣應用目錄的通知》要求,結合設備改造和節能專項改造,推廣先進成熟節能設備和產品,加快淘汰高耗低效設備步伐,并杜絕新上和改造項目使用淘汰設備。各單位要制定淘汰更新計劃,保證設備的安全、穩定、高效和經濟運行,提高設備的能源利用率。
(六)研究探索節能減排新機制。在現有管理模式和機制下,不斷創新節能工作管理理念,促進節能工作可持續發展。有計劃的試驗和推行節能項目“合同能源管理”機制,在認真研究國家及中油集團公司節能減排的政策規定的基礎上,積極探索“合同能源管理”在公司應用的合理性和適應性,有針對性的進行可行性試驗,在逐步完善相關配套制度和措施的基礎上逐步推行。
(七)挖掘管理節能和群眾節能潛力
“管理節能”和“群眾節能”是節能工作的重要組成部分,也是節能工作的基礎和立足點,“十二五”期間將進一步推動“管理節能”和“群眾節能”工作的開展。進一步優化調整各個生產系統運行參數,充分利用合理化建議、“五型班組”創建、“節約獻言”等專項活動,配之以靈活多樣的激勵機制,鼓勵員工參與節能。