長慶油田機(jī)采系統(tǒng)能耗分析及對策

于博 王海軍（中國石油長慶油田分公司技術(shù)監(jiān)測中心）

在油氣田企業(yè)生產(chǎn)耗能的“五大系統(tǒng)”中，機(jī)采系統(tǒng)耗能所占的比例最大。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，我國目前機(jī)采系統(tǒng)耗能約占油田生產(chǎn)總耗能的40%。長慶油田是典型的具有低滲、低壓、低豐度特點(diǎn)的三低油氣藏，機(jī)采耗能問題更為嚴(yán)重。近幾年圍繞提高機(jī)采系統(tǒng)效率開展了大量的工作，但由于油藏本身的特殊性、地理?xiàng)l件的復(fù)雜性和工藝配套的局限性，機(jī)采系統(tǒng)效率指標(biāo)與中石油平均水平仍有一定差距。因此，針對機(jī)采系統(tǒng)開展深入研究，進(jìn)一步挖掘節(jié)能潛力，找出相應(yīng)技術(shù)措施，提高機(jī)采系統(tǒng)效率，降低能耗，對于提高長慶油田開采經(jīng)濟(jì)效益有重大意義[1]。

1 現(xiàn)狀

長慶油田公司共有12個(gè)采油廠，覆蓋陜西、甘肅、寧夏三省36個(gè)油田，開發(fā)層位下至奧陶系馬家溝組，上至侏羅系直羅組，主要開發(fā)層位為侏羅系延安組的12個(gè)油層和三疊系延長組的10個(gè)油層，目前管理油井約2.5萬口。本次監(jiān)測統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)據(jù)合計(jì)5000口。在電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)、抽油機(jī)平衡度、系統(tǒng)效率三項(xiàng)考核指標(biāo)中，長慶油田電動(dòng)機(jī)平均功率因數(shù)為0.387，功率因數(shù)達(dá)標(biāo)2254臺，達(dá)標(biāo)率為45.08%；平衡度達(dá)標(biāo)2220臺，平衡度達(dá)標(biāo)率為44.4%；平均系統(tǒng)效率為21.01%，系統(tǒng)效率達(dá)標(biāo)4330臺，達(dá)標(biāo)率為86.6%，整體合格率為13.51%。

2 長慶油田機(jī)采系統(tǒng)能耗分析

以監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，結(jié)合長慶油田自身地質(zhì)條件、工藝現(xiàn)狀和管理水平，進(jìn)行系統(tǒng)性研究分析，確定影響長慶油田能耗的主要因素是產(chǎn)液量、電動(dòng)機(jī)功率利用率、平衡度和功率因數(shù)[2-3]。

2.1 產(chǎn)液量對能耗的影響

由表1可知，日產(chǎn)液量低于2m3，平均系統(tǒng)效率13.16%；日產(chǎn)液量在2～10m3之間，平均系統(tǒng)效率21.80%；日產(chǎn)液量高于10m3，平均系統(tǒng)效率達(dá)到33.79%。可見，隨著產(chǎn)液量增加，系統(tǒng)效率呈上升趨勢。但由于長慶油田低滲、低壓、低豐度的特點(diǎn)，產(chǎn)液量普遍較低，平均產(chǎn)液量僅為4.23m3/d，從而導(dǎo)致機(jī)采系統(tǒng)效率較低，耗能量較大。

表1 產(chǎn)液量和系統(tǒng)效率的關(guān)系

2.2 電動(dòng)機(jī)功率利用率對能耗的影響

電動(dòng)機(jī)功率利用率越高，系統(tǒng)效率越高。由表2可知，電動(dòng)機(jī)功率利用率在5%以下，系統(tǒng)效率僅為8.69%；但當(dāng)電動(dòng)機(jī)功率利用率在20%以上時(shí)，系統(tǒng)效率可達(dá)23.85%。長慶油田由于油井參數(shù)、運(yùn)行設(shè)備、現(xiàn)場管理等因素的影響，抽油機(jī)裝機(jī)容量過大，電動(dòng)機(jī)功率利用率較低，電動(dòng)機(jī)長期處于低效區(qū)域運(yùn)行，影響整體運(yùn)行效率，從而造成電能的浪費(fèi)。

表2 長慶油田電動(dòng)機(jī)功率利用率和系統(tǒng)效率的關(guān)系

2.3 平衡度對能耗的影響

長慶油田受地質(zhì)條件約束，油井產(chǎn)液量波動(dòng)較大，抽油機(jī)負(fù)荷會產(chǎn)生較大變化，進(jìn)而導(dǎo)致抽油機(jī)運(yùn)行不平穩(wěn)，平衡狀況較差。抽油機(jī)長期處于不平衡狀態(tài)，不僅增加了地面抽油機(jī)系統(tǒng)的能量損失，減少了系統(tǒng)的有效功率，而且也降低了抽油機(jī)的系統(tǒng)效率。如表3所示，平衡度在90%～100%時(shí)，系統(tǒng)效率最高達(dá)到24.52%，及時(shí)調(diào)整平衡度到合理范圍，可大幅提高系統(tǒng)效率，減少能量損耗。

表3 平衡度與系統(tǒng)效率關(guān)系

2.4 功率因數(shù)對能耗的影響

長慶油田平均功率因數(shù)為0.387。功率因數(shù)低，導(dǎo)致無功損耗增大，同時(shí)也造成供電設(shè)備和線路中的損耗增大，影響了電網(wǎng)供電質(zhì)量。通過分析，造成長慶油田功率因數(shù)較低的主要原因有兩個(gè)方面：部分油井沒有進(jìn)行低壓補(bǔ)償或補(bǔ)償器損壞，致使功率因數(shù)偏低；已安裝變頻控制系統(tǒng)的抽油機(jī)，其大部分設(shè)定在工頻運(yùn)行，個(gè)別損壞后未維修，致使功率因數(shù)較低。

3 降低機(jī)采系統(tǒng)能耗的對策

加強(qiáng)日常生產(chǎn)過程管理，建立合理的監(jiān)測、調(diào)整、運(yùn)行管理制度，及時(shí)調(diào)查、分析抽油機(jī)的運(yùn)行狀況，結(jié)合油井的生產(chǎn)狀態(tài)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整；及時(shí)調(diào)整抽油機(jī)的平衡，同時(shí)對老式抽油機(jī)井進(jìn)行平衡方式改造，有效提升平衡度，確保抽油機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。

隨時(shí)掌握抽油機(jī)數(shù)字化智能控制裝置等節(jié)能設(shè)備的運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)損壞或未處在節(jié)能狀態(tài)下運(yùn)行的情況，及時(shí)進(jìn)行修理、調(diào)整，保證節(jié)能設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

可通過更換高效節(jié)能電動(dòng)機(jī)，提高電動(dòng)機(jī)功率利用率，實(shí)現(xiàn)降低能耗的目的。例如，更換成永磁電動(dòng)機(jī)、高轉(zhuǎn)差電動(dòng)機(jī)、多功率電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)等，提高機(jī)采系統(tǒng)效率。

對功率因數(shù)低和未進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)某橛蜋C(jī)安裝就地或集中無功補(bǔ)償裝置，并加強(qiáng)無功補(bǔ)償裝置的管理維護(hù)工作[4]。對不能正常運(yùn)行或已經(jīng)損壞的無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行維修或更換，合理調(diào)整無功補(bǔ)償容量，進(jìn)一步提高抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)及效率[5]。

針對不同井況，選擇合理的沖程、沖速、泵徑、泵掛、工作周期等，優(yōu)化抽油機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)一步提高機(jī)采系統(tǒng)效率[6]。

[1]王雪坤.提高機(jī)采井系統(tǒng)效率措施的探討[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011（11）：182-183.

[2]李波.大慶油田機(jī)采系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀及節(jié)能監(jiān)測指標(biāo)分析[J].石油石化節(jié)能，2011，1（3）：8-10.

[3]孫紅霞，儀垂杰，周揚(yáng)民.采油系統(tǒng)能耗分析研究[J].青島理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2008（5）：90-93.

[4]張雯錚.提高機(jī)采井系統(tǒng)效率的途徑和方法[J].內(nèi)蒙古石油石化，2014（11）：62-63.

[5]朱益飛，王乾澤，徐慧娟.勝利油田機(jī)采系統(tǒng)現(xiàn)狀及能耗質(zhì)量控制分析[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2006（5）：21-24.

[6]馬強(qiáng)，劉志恒，馬玲.淺談提高機(jī)采井系統(tǒng)效率的方法[J].工業(yè)，2016（6）：3.