油田節能降耗技術的分析

單永芳

摘要：能源資源的稀缺性特點決定我們要持續的關注“節能降耗”，更應該深入研究與將更多、更好的節能降耗技術應用于社會生產、生活各個領域當中，從而實現預期的節能減排目標、達到節能降耗目的；作為社會生產、生活重要能源來源之一的油氣資源開發與利用，同樣面臨著節能降耗問題，這主要是因為油氣資源開發、利用本身就伴隨著大量的能源資源消耗，也是節能降耗的重點。為此，筆者結合工作實際，從油田油氣資源開發與利用角度就采油系統、集輸系統、熱力系統和電力系統中的節能降耗技術應用問題進行了深入探討；旨在促進節能降耗技術在油田油氣資源開發與利用過程中的科學合理應用。

Abstract： The scarcity of energy resources determines that we should pay more attention to energy saving and consumption reduction. We should further study and apply more and better techniques of energy saving and consumption reduction to various fields of social production and life， so as to realize the expected energy saving and emission reduction targets， to achieve the purpose of energy saving. Oil and gas resource is an important source of social production and life， so its development and utilization is facing energy-saving problems. This is mainly because oil and gas resources development and utilization itself is with large energy and resource consumption， which is the focus of energy saving. In this paper， the author discusses the application of energy saving technology in oil extraction system， gathering system， thermal system and electric power system from the point of exploitation and utilization of oil and gas resources in the field. The aim is to promote the scientific and rational application of energy saving technology in oil and gas resources development and utilization.

關鍵詞：油田；節能降耗；技術；分析；油氣資源開發

Key words： oilfield；energy saving；technology；analysis；oil and gas resources development

中圖分類號：TE34 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）04-0117-02

0 引言

隨著我國社會各個領域、各個行業的穩步、可持續健康發展，社會能源需求逐年及大幅增長，鑒于能源資源的稀缺性，為了有效提高能源資源的利用效率及實現節能目的，節能降耗技術開始走入人們的視野，并逐漸被人們所重視；作為社會生產、生活重要能源來源之一的油氣資源開發與利用，同樣面臨著上述資源利用效率問題及節能降耗挑戰。油氣資源的開發、供應與利用過程本身就伴隨著大量的能源資源消耗，因此也是進行節能降耗的重點。從油氣資源開發過程角度提高能源的利用效率及節能降耗水平對促進節能降耗在社會各個領域及生產、生活中的實施具有重大而深遠的意義。筆者結合工作實際，從油田油氣資源開發與利用角度就采油系統、集輸系統、熱力系統和電力系統中的節能降耗技術應用問題進行深入探討，以期對促進節能降耗技術在油田油氣資源生產過程中科學合理應用有所幫助。

1 油田采油系統節能降耗技術及其應用分析

1.1 優化采油系統的設計

影響油田機械采油系統能源利用效率的因素較多，可謂地面、井下因素皆有，如油井產液量、有效揚程和電機輸出功率等因素和參數；因此，應該同時考慮地面和井下因素，將機械采油系統作為一個整體，以節能降耗為主要目標，對相關影響因素及參數進行優化匹配設計，旨在提高整個機械采油系統的能源利用效率，進而提高其節能降耗水平。當前，就油田機械采油系統優化設計所涉及的節能降耗技術研究與應用，概括起來有多個研究方向和多種技術；如“雙層綜合模糊評價法”，即將最高效率作為設計目標，建立機械采油系統有桿泵抽汲參數優化模型，以此起到消耗同樣能源而提高油氣產量的效果；還如回歸方程法，即通過對大量的機械采油系統效率數據的分析來獲得一個或者多個方程模型，然后以效率為目標函數，將設計參數與實際生產進行對比分析，從而獲得生產效率高的參數并普遍應用到生產過程中等多種采油系統優化設計方法。

1.2 大力推廣節能抽油機

采油過程中抽油機是能源消耗大戶，有必要大力推廣與應用節能型抽油機。國外應用比較多的，如法國研制生產的長沖程液壓驅動塔架長沖程抽油機，美國Rota flex公司研制生產的長沖程抽油機，都具有結構簡單、不需外加配重、沖程長、沖次低、電機功率小等優點，能明顯降低能源消耗。國內研制生產與應用比較多的，如：雙驢頭抽油機，其屬于游梁式抽油機類，同樣具有沖程長、沖次低、能源消耗低的優點；偏輪游梁抽油機，其為六連桿結構，也是一種節能型抽油機，與傳統抽油機比較，節電率能達到30%；另外，彎游梁抽油機也是當前一種比較典型的節能型抽油機，其是在常規游梁抽油機基礎上，通過對其形狀、安裝位置等的改進而兼備了常規游梁式抽油機和雙驢頭抽油機的優點，具有較好的節能效果。

2 油田集輸系統節能降耗技術及其應用分析

2.1 高效保溫隔熱技術及其應用

在油氣資源中高凝點、高含蠟原油以及稠油占有較大比重，其成功順利開采離不開“熱力技術”的支持，如果采用專門的熱力技術勢必會增加能源消耗，因此“保溫隔熱”就成為油田油氣資源集輸過程中所使用的、重要的節能降耗手段之一。為了充分利用現有熱能，對系統進行專門的保溫隔熱處理是非常必要的，主要目的是降低油氣資源開采過程中熱力能量損失。高效保溫隔熱技術被認為是降低熱力系統能量損失、提高能源利用效率的重要技術方法之一；比如，美國克恩河油田廣泛采用的高效隔熱管技術、英國Troika油田采用的真空隔熱油管技術，對于保持油液溫度起到了積極作用，取得了較好的節能降耗效果。

2.2 常溫集輸處理技術及其應用

油田油氣資源開發在進入中后期，即高含水階段，如果仍采用傳統集輸工藝則會增加能源消耗，這一階段的采出液其實更適用于常溫集輸而不需要進行專門摻水加熱處理。如冀東油田、大慶油田在該階段推廣使用的常溫密閉集輸工藝，就取得了很好的節能降耗效果。但是，常溫集輸處理技術應用同樣也受實際條件的限制，比如要考慮采出液的含水率、溫度和剪切率等因素，以及對集油管路進行必要的保溫處理等，從而保證常溫集輸處理技術的應用效果，進而達到節能降耗目的。

2.3 高效氣液分離技術及其應用

氣液分離是油田油氣資源開發過程的重要環節，氣液分離效果的優劣直接影響到油氣資源后續的脫水效果；就油田油氣資源開發過程中的氣液分離技術，國內外及各大油田都在大力抓緊改進，并研制生產出了相應氣液分離器，將其應用到油田油氣資源氣液分離環節中，大大簡化了后續的采出液處理流程，起到了很好的節能降耗效果，其中尤以高效、緊湊型分離器為代表。如挪威石油公司研制的管式氣液旋流分離器具有效率高、撬裝化、可移動及小型化等特點，更適合于深海油氣資源開發過程中的氣液分離，其通過減小每個單管管徑、加長管長，以及增加渦流設備等，大大提高了油氣資源的氣液分離效率。

3 油田熱力系統節能降耗技術及其應用分析

3.1 加熱爐節能技術及其應用

加熱爐是油田油氣資源開采過程中廣泛使用的加熱設備，加熱爐效率高低直接影響到油田的節能降耗效果。鑒于影響加熱爐效率的因素眾多，需要考慮從主要影響因素角度來對加熱爐進行改進設計，如燃燒器、空氣系數、爐體散熱等都是影響加熱爐能源利用效率的重要因素；因此，可以考慮進一步改進加熱爐燃燒器設計、采用節能型高效燃燒器，以及優化空氣系數、配套輻射定向吸熱和余熱回收技術等，以此來提高加熱爐系統的能源和熱能利用效率。目前，國內采用的高效加熱爐主要有真空加熱爐、相變加熱爐和熱媒爐等幾種；其中冀東油田使用的相變加熱爐和真空加熱爐；實踐證明，經過改進的高效加熱爐不但運行穩定、安全可靠，最重要的是節能效果好，能源燃燒及熱能利用率達到90%以上。

3.2 熱電聯產技術及其應用

熱電聯產技術，由于具有較好的環保性和經濟性特點，被越來越多的人們認可和應用。對于熱電聯產技術，國外甚至已經通過立法來促進其發展和應用，同時也進一步促進了熱電聯產技術的發展和在更大范圍內的應用；熱電聯產技術成為油田油氣資源開采過程中用于提高能源利用效率、實現節能降耗目標的主要與有效方式。與熱電分產相比較，熱電聯產技術的節能降耗效果不言而喻，其在國內外油田油氣資源開采中應用的效果同樣也獲得了人們的認可，特別是在熱采稠油中的應用。如美國Midway-Sunset稠油油田、克恩河油田應用的熱電聯產裝置，實驗與實踐均證明，熱電聯產技術的應用給企業帶來了較好的經濟效應和節能效果。

4 油田電力系統節能降耗技術及其應用分析

4.1 無功補償技術及其應用

就無功補償技術而言，其在國內油田電力系統中的應用配置相對較少，且多存在配置不合理問題；因此，有必要對油田電力系統中的無功補償技術應用進行全面的優化。我國勝利油田孤東油區率先改進與采用了智能無功補償裝置，實踐證明新型智能無功補償裝置，不僅能夠有效提高電力系統的運行穩定性，最重要的是能夠大幅降低能量損耗，無功補償與節能降耗效果明顯，同時一定程度上實現了油田電力系統的智能化運行；還有中原油田在油田抽油機井上應用了無功就地補償技術，成功實現平均線損率下降，其中降低率達60%，實現了節能降耗目的。隨著無功補償技術持續改進，已經基本實現動態無功補償、連續性補償，其節能降耗效果更好。

4.2 變頻技術及其應用

伴隨變頻技術的發展，特別是調速變頻技術，其在油田抽油機、螺桿泵和輸油泵等設備中獲得了成功應用，實現了降低設備電力損耗的目標。如華北油田采油廠在抽油機井上應用了變頻技術后，節電率達22%，節能效果明顯；勝利油田孤東采油廠的潛油電泵在使用了變頻技術后，系統能源利用率提高了11%，不便節約了能源，也提高了油田的經濟效益。雖然當前變頻技術所使用的變頻器還多是通用變頻器，相對適應性、可靠性要差一些，一定程度上影響了變頻技術在油田電力系統改造中的應用，但是我們仍然能夠看到變頻技術應用在油田電力系統中所起到的節能效果；毋庸置疑，變頻技術應用將成為油田電力系統節能降耗研究的一個重要方向。

5 其他節能降耗技術及其在油田的應用分析

可用于油田實現節能降耗目標的技術眾多，除了上述針對油田采油系統、集輸系統、熱力系統和電力系統的節能降耗技術外，仍然有很多的節能降耗技術可以用于油田實現節能降耗目標。如直驅螺桿泵技術，其通過永磁電機對螺桿泵直接驅動，以此來減少機械和皮帶減速器的應用，達到降低抽油系統能源消耗的目的；如油田數字化技術，也是實現油田智能管理的最佳途徑，其關鍵技術之一地理信息系統的應用可以很好實現油田系統內各類資源的共享，促進油田經濟效益和整體能源利用率的提高；還如太陽能技術，國內外越來越多的油田開始重視太陽能的利用，如遼河油田在原油集輸系統中就使用太陽能來對原油進行加熱，太陽能技術在油田節能降耗中的應用更多的還處于起步探索階段，但無疑有著廣闊的應用前景。

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