應用節能技術降低生產能耗

張麗平（大慶油田有限責任公司第八采油廠）

應用節能技術降低生產能耗

張麗平（大慶油田有限責任公司第八采油廠）

通過對機采系統的耗電現狀分析，總結了在“十一五”期間通過優選新建產能井節能設備參數、優化老井工作參數和低產油井改提撈采油等多種節能措施綜合應用的節能效果，并分析了目前制約抽油機井系統效率提高的三個主要問題。結合某油廠實際情況，分析了機采系統的節能潛力并得出了幾點認識及建議，為進一步降低機械采油系統能耗提供了可靠依據。

節能 降耗 系統效率

D O I:10.3969/j.i ssn.2095-1493.2011.05.015

截至2010年底，某采油廠共有抽油機井2543口，開井1979口，年舉升液量136.2×104t，總裝機功率4.0×104kW，噸油耗電173.5 kW·h，噸液耗電121.0 kW·h，年耗電16485×104kW·h。其中抽油機耗電6694.1×104kW·h，占總耗電量的40.6%。

由于單井產量低，原油物性差，造成抽油機井系統效率低，生產能耗高?！笆晃濉逼陂g，采取了一些實用的節能技術使能耗得到一定控制。

1 節能技術應用情況

針對油田舉升設備耗電量大的問題，在加強日常管理和參數調整的基礎上，開展科研攻關與試驗，推廣實用新技術[1]。一是做好新建產能井節能設備優選和工藝參數匹配工作，降低裝機功率，控制能耗水平；二是以系統效率優化為中心，加強參數優化調整，降低老井能耗；三是擴大提撈采油技術應用規模，改變舉升方式，有效解決低產井生產能耗高的問題。

1.1 優選新建產能井的節能設備和生產參數優化

1.1.1 推廣節能抽油機

截至2010年底，全廠在用節能型抽油機492臺，占抽油機開井總數的24.86%，其中雙驢頭抽油機67臺，低矮型抽油機425臺。

通過現場測試對比，低矮型抽油機平均系統效率8.85%，比常規抽油機提高0.44個百分點；日耗電101.9 kW·h，比常規抽油機降低22.9 kW·h，平均單井年節電0.84×104kW·h。雙驢頭抽油機平均系統效率8.98%，比常規抽油機提高0.57個百分點；平均單井日耗電94.0 kW·h，比常規抽油機降低30.8 kW·h，平均單井年節電1.1×104kW·h。

1.1.2 推廣節能拖動裝置

“十一五”期間，全廠針對單井產能低、原油黏度大、負載率低、系統效率低等特點，在產能新井上應用了節能拖動裝置，主要包括雙速拖動裝置系列510臺、永磁拖動裝置系列266臺。與同功率電動機相比綜合節電率達到10%以上[2-3]。

（1）雙速拖動裝置系列，采用超高滑差啟動、雙速運行、無功補償節能方式，具有轉差率高、起動力矩大、過載能力強、運行特性平滑、堵轉電流小、堵轉力矩大、節能效果顯著的特點；可降低裝機容量，配電變壓器容量可以降低一個等級，提高拖動裝置的運行效率和功率因數，降低網絡損耗。

與22 kW的Y系列拖動裝置相比，采用雙速拖動裝置裝機容量降低16%，功率因數提高0.47，有功節電率12.8%，無功節電率79.17%，綜合節電率19.15%，累計年節電13578 kW·h。

（2）永磁拖動裝置系列，其轉子為永磁結構，磁極采用稀土永磁材料——釹鐵硼制成；拖動裝置采用異步啟動、同步工作方式，無轉差損耗，且轉子不需外加勵磁電源；具有效率和功率因數高且曲線平坦，而且負載越輕時效率和功率因數越高。

通過與常規拖動裝置對比，安裝永磁拖動裝置的井，有功節電率14.8%，無功節電率83.24%，綜合節電率21.47%，年累計節電13697.1 kW·h。2011年，產能新井121口全部使用節能拖動裝置，平均單井日節電按10 kW·h計算，全年可節電44.2×104kW·h。

1.1.3 優化新井桿柱組合

為了合理優化新投產區塊桿柱組合，應用API設計方法，在確定材質前提下，采用等強度方法計算抽油桿的最大許用應力和最大應力，并考慮一定安全系數，確定抽油桿型號和多級桿組合比例。

在B區塊加密區、C區塊加密區、D區塊新投產井中，累計應用高強度抽油桿37.4×104m。例如，C區塊加密井與老井相比平均單井最大載荷下降2.35 kN，平均電流下降0.85 A，平均單井年節電0.15×104kW·h。

1.2 優化老井工作參數，降低生產能耗

1.2.1 應用軟件優化抽油機井參數

截至2010年底，應用系統效率優化設計軟件進行現場實驗320口井，優化前平均系統效率為5.52%，優化后平均系統效率為8.34%，上升了2.82個百分點；消耗功率從優化前的單井平均5.63 kW下降到優化后的單井平均3.89 kW，下降了1.74 kW；平均單井年節電1.35×104kW·h。

1.2.2 加大參數調整力度

“十一五”期間共調參2600井次，其中調沖程523井次，調沖速1577井次，調泵徑399井次；上提泵掛964井次，泵深平均上提76.8 m，與2005年相比平均下泵深度由1029 m提至956.59 m；合理區比例由67.28%增至85.77%，參數偏大區比例由26.27%降至11.25%。調參前后對比電流下降4 A，最大載荷下降了1.08 kN，泵效上升到20.37%，平均單井年節電0.72×104kW·h。

1.2.3 加大高強度抽油桿更換力度

HY級高強度抽油桿具有較高的表面硬度和較高的抗拉強度，替代原來的D級抽油桿降級使用后，可減輕桿柱重量25%，減少體積26%，增大油流空間，改善桿管的受力狀況。

累計全井更換高強桿38.5321×104m。應用前平均上下載荷為36.9/17.2 kN，上下電流為17.4/16.9 A；應用后平均上下載荷為33.7/14.5 kN，上下電流為14.9/14.8 A；前后對比平均上下載荷下降3.2/2.7 kN，上下電流下降2.5/2.1 A，單井年節電0.41×104kW·h。

1.3 低產油井改提撈采油，降低成本

通過幾年的攻關試驗，提撈采油工程車及相關的配套技術日趨成熟，滿足了小井眼、深井、稠油井等不同井況提撈采油生產的需要；為降低一次性投資，有效開發外圍“三低”油田，降低生產操作成本，延長老區塊的經濟開采期探索了新途徑。到2010年底，提撈采油井由2005年的117口，增加到547口，撈油量由1.64×104t上升至9.4316×104t。老井轉提撈前平均裝機功率19.45 kW，日耗電114.3 kW·h，平均單井年節電4.0×104kW·h。2006年抽油機改提撈20口井，全年節電80×104kW·h。

2 目前存在問題及潛力分析

2.1 存在問題

2.1.1 油井產能低，系統效率上提空間小

在現有條件基礎上，進行系統效率優化選井范圍逐年縮小，繼續提高系統效率的空間較小。部分新投區塊產量低，系統效率低，也給系統效率的提高帶來很大的難度。截至三季度，廠系統效率僅為5.94%。

2.1.2 原油物性差，間抽技術不適用

由于原油物性差，油井存在結蠟、偏磨等問題，停機易出現泵況問題，致使低產井無法采用間抽技術，系統效率低。

2.1.3 參數調整余地小

“十一五”以來，全廠抽油機參數累計調整2600井次，目前沖程利用率為85.68%，沖速利用率為32.63%，參數進一步調整的余地較??；此外，受設備老化問題的制約，現場實施難度較大。

2.2 潛力分析

目前，全廠抽油機開井2033口，平均日產液2.4 t，日產油1.7 t，平均泵效19.70%。截至三季度，系統效率測試1885口井，平均地面裝機功率19.8 kW，平均消耗功率3.62 kW，平均系統效率為5.94%。

（1）統計全廠日產液1.0 t以下的井有284口，平均系統效率僅為1.68%，除對潛力井實施挖潛增產措施以外，主要是改用提撈采油方式?！笆晃濉逼陂g共有節能潛力井近260口左右，按平均單井年節電4.0×104kW·h計算，如每年改提撈50口井，“十一五”期間累計節電可達到2750×104kW·h。

（2）從功率利用率看，今年測試井平均功率利用率僅為18.28%，對于老抽油機井采取電動機節能改造、加裝節能控制裝置或更換節能電動機等措施都將是今后節能潛力的重點。

（3）對于新建產能區塊，應用節能拖動裝置，與應用同樣裝機容量的普通電動機相比，綜合節電率達到11.02%。“十一五”期間累計投產新井1133口，較之常規設計，按平均單井年節電1.5×104kW·h計算，可累計節電5120×104kW·h。

（4）全廠部分區塊投產初期，油井應用了11型抽油機，目前還有18口井在用，這部分油井應用6型抽油機即可滿足生產；此外，還有57口10型抽油機井，應用6型抽油機也可滿足生產?！笆晃濉逼陂g可進行抽油機降型改造的井75口，計劃從2011年開始進行節能改造，按平均單井年節電1.0×104kW·h計算，累計節電157.5×104kW·h。

（5）應用系統效率優化軟件，對油井實施參數優化；在油井檢泵時對井下桿柱、地面參數等實施整體優化。對參數實施動態調整，做到生產狀況變化時有優化，上措施時有優化。在現場實施時，配合過渡輪降低沖速等簡單實用技術的應用，力爭實現參數的最優匹配。預計每年優化調整150口井，按平均單井年節電1.0×104kW·h計算，“十一五”期間累計節電1875×104kW·h。

3 認識及建議

（1）規?；M行抽油井抽汲參數的調整，是以提高抽油機井系統效率為目的，且兼顧經濟效益的有效手段。它應用系統的觀點對提高抽油機井系統效率問題進行綜合考慮，用多種優選的方法設計參數，降低抽油機井的系統能耗。

（2）有計劃對老井設備逐年改造，推廣地面新型節能設備。

（3）推廣應用井下節能新技術，如防蠟、防垢、防偏磨等配套技術，在現有的條件下保證對生產的影響最小。這既可降低系統能耗，又可以提高泵效。

（4）加強油井的科學管理，從井筒施工到地面設備保養維護，都嚴格按照規定執行，既提高了設備的使用效率和壽命，又達到節能降耗的目的。

[1]周正友,李清振,劉吉明.機采能耗分析及系統配置探討[J].工業計量,2005(4):24-25.

[2]羅美娥,王帥,邢志東.大慶油田機采節能技術[J].油氣田地面工程,2009,(11):37-38.

[3]劉元虎.大慶油田節能技術成果輯簡[J].油氣田地面工程,1987(6):32-33.

張麗平，2009年畢業于大慶石油學院，助理工程師，從事采油工程工作，E-mail：zhanglp0903@126.com，地址：大慶油田有限責任公司第八采油廠三礦301隊，163514。

2011-05-15)