大慶油田機采節(jié)能技術應用

李慶龍 孫中華（中國石油天然氣集團公司節(jié)能技術監(jiān)測評價中心）

由于機械采油所采用的設備裝置簡單，操作方便，維護費用低，綜合成本低，我國大約有92%的油井采用這種方式生產(chǎn)，全世界大約有80%的油井采用該種方式進行生產(chǎn)[1]。因機采系統(tǒng)的能耗非常高，約占油氣生產(chǎn)能耗的90%以上，所以采取科學、有效的節(jié)能措施，對于油田節(jié)能降耗有著十分重要的意義。

1 常用機采設備節(jié)能技術效果

1.1 游梁式抽油機井節(jié)能技術

游梁式抽油機由地面抽油機、井下抽油桿和抽油泵及其他附件組成，它的工作過程是用油管把深井泵泵筒下入到井內(nèi)液面以下，在泵筒下部裝有吸入閥（固定閥），用抽油桿柱把柱塞下入泵筒，柱塞上裝有排出閥（游動閥）。通過抽油桿柱把抽油機驢頭懸點產(chǎn)生的上下往復直線運動傳遞給抽油泵向上抽油。游梁式抽油機因其結構簡單、制造容易、維修方便、使用可靠及可以長時間、全天候運行等優(yōu)點被廣泛應用，但是抽油機也有其自身的缺點，如慣性載荷大、動載大、平衡困難、上下沖程扭矩波動大、效率較低、在長沖程時體積較大和笨重以及設備投產(chǎn)后更新難度大等。

目前大慶油田在用的抽油機平均泵效約為43%，系統(tǒng)效率平均約為23%[1]。應用于游梁式抽油機的節(jié)能技術主要有 更換節(jié)能型抽油機、抽油機節(jié)能改造、更換節(jié)能型電動機、電動機節(jié)能改造。根據(jù)對游梁式抽油機節(jié)能監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，更換節(jié)能抽油機平均單井日節(jié)電量38.4 kWh，節(jié)電率15.60%，節(jié)電效果較好；對常規(guī)抽油機進行的節(jié)能改造，節(jié)電率達到了16.57%，而且技術成熟，投資規(guī)模大幅度降低。

更換節(jié)能抽油機與抽油機節(jié)能改造，都能有很好的節(jié)能效果，更換節(jié)能抽油機雖然單井日節(jié)電量大，但成本更高，所以現(xiàn)在多數(shù)為抽油機節(jié)能改造（表1）。

表1 更換節(jié)能抽油機與抽油機節(jié)能改造效果對比

抽油機電動機的節(jié)能改造，2012年實施了311臺，主要是把普通電動機更換為節(jié)能電動機。

更換節(jié)能電動機的節(jié)能效果與更換節(jié)能抽油機的效果相當，但電動機節(jié)能改造后的應用效果只有更換的一半左右，在技術上還需加強研發(fā)，提高應用效果，降低措施投入（表2）。

表2 更換節(jié)能電動機與電動機節(jié)能改造效果對比

1.2 螺桿泵井節(jié)能技術

螺桿泵采油工作原理是動力設備帶動驅動頭、抽油桿柱旋轉，使螺桿泵轉子隨之一起轉動，地層產(chǎn)出流體經(jīng)螺桿泵下部吸入，由上端排出，實現(xiàn)增壓，并沿油管柱向上流動。這種采油方法簡便，實際使用時井下也不需要再裝泄油裝置。由于螺桿泵轉子隨抽油桿柱下入或起出，螺桿泵轉子一旦脫離定子（泵筒），油套管之間便連通，于是起到了泄油的作用。同時可在生產(chǎn)過程中測量動液面，使用費用也較低，是較理想的采油方法之一。螺桿泵采油技術以其工藝簡單、管理方便、適應于高黏度、高含砂開采等優(yōu)點，越來越多地應用于稠油油藏的開發(fā)[2]。

因其自身的結構特點，螺桿泵同抽油機井相比，平均泵效提高13個百分點、系統(tǒng)效率提高3.5個百分點。其中，聚合物驅螺桿泵井比相同工況的抽油機井檢泵周期延長了1.8倍，典型井達10倍以上；三元復合驅平均檢泵周期延長5倍，典型井達26倍。改其他抽油機成螺桿泵以及應用螺桿泵直驅和變頻等技術措施年節(jié)電約800× 104kWh（表3）。

表3 螺桿泵節(jié)能技術應用效果

螺桿泵的節(jié)能技術主要是增加變頻器，節(jié)電效果非常明顯，尤其對于產(chǎn)液量較小的低產(chǎn)井。

1.3 電潛泵節(jié)能技術

電潛泵是將電動機和泵一起下入油井內(nèi)液面以下進行抽油的井下采油設備。地面電源通過變壓器、控制屏和潛油電纜將電能輸送給井下潛油電動機，使電動機帶動多級離心泵旋轉，將電能轉換為機械能，把油井中的井液舉升到地面。

電泵井舉升能力強，耗能高，雖然井數(shù)只占油田油井總數(shù)的5%左右，能耗卻占到舉升總能耗的近四分之一。為降低電泵井能耗，對于其他舉升方式可以滿足的井，加大了電泵井轉為抽油機和螺桿泵井的力度，節(jié)能效果顯著，但是對于高產(chǎn)液井，電泵舉升依然具有其他機采方式無法替代的優(yōu)勢。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，結合作業(yè)施工采取的井下機組減級、潛油永磁電動機等技術具有明顯的節(jié)能效果，平均單井日節(jié)電可達100 kWh以上。

2 結論

大慶油田2012年在抽油機方面應用了永磁同步電動機、雙功率電動機、雙速電動機、低轉速電動機，各類節(jié)能控制器、電磁防蠟器，常規(guī)抽油機改節(jié)能抽油機，抽油機整體參數(shù)優(yōu)化和降低抽油機參數(shù)及型號等技術措施10 000井次（臺套），年節(jié)電5600× 104kWh；在電泵井方面采取減級、個性化設計等技術措施共計107井次（臺套），年節(jié)電170.25× 104kWh；在螺桿泵方面共實施抽轉螺、電轉螺、電動機直驅螺桿泵、變頻器應用等技術措施900 井次（臺套），年節(jié)電818.48× 104kWh；另外，實施轉提撈技術措施57井次，年節(jié)電185.4×104kWh。

累計實施抽油機節(jié)能、電泵井節(jié)能、螺桿泵節(jié)能等機采節(jié)能技術、管理措施14 000 井次（臺套），實現(xiàn)全年節(jié)電8400× 104kWh，節(jié)約標準煤2.8× 104t。對于一個開發(fā)處于中后期的老油田，重視機采系統(tǒng)節(jié)能技術的應用，能收到非常好的效果，也對其他油田的機采系統(tǒng)節(jié)能技術應用起一定的參考作用。

[1]常瑞清,劉建春,李春紅,等.常規(guī)抽油機節(jié)能潛力分析[J].油氣田地面工程,2008,27(2):63-64.

[2]徐建寧,屈文濤.螺桿泵采輸技術[M].北京 石油工業(yè)出版社,2006.