油田企業低效用電分析與降耗措施

吳海波

摘要：油氣集輸系統指油氣生產過程中原油及天然氣的收集、處理和輸送。從油井到計量站、接轉站，再到聯合站，形成了相互聯系、成龍配套的地面工程系統。目前，在企業總體經營困難的情況下，降低企業電能損耗可以為企業帶來巨大的經濟效益，本文重點對集輸系統、注采系統展開分析討論，通過合理的設備選型，采用節能設備和精細用電管理模式，有效地降低系統單耗，實現節能降耗的目標，以取得更高的經濟效益，保持油田企業穩定發展。

關鍵詞：油田企業；節能降耗；精細用電管理模式；經濟效益

1用電構成概況

轄區包括多種等開發類型，目前主要生產系統用電占到總電量93.2%，其中提液電量占37.2%，注水電量占46.3%，油氣處理電量占3.9%，注聚電量占4.6%，注汽電量占1.2%。本文對注采系統和集輸系統用電重點展開分析并提出挖潛措施。

2 集輸系統用電分析與挖潛

油氣在集輸過程中的許多環節，有節能降耗的潛力可挖。本文通過對油氣集輸系統能耗影響因素及存在主要問題分析，提出了變頻器節能降耗，利用單管循環流程優化節能，密閉集輸流程改造降低油氣損耗等措施，并分析了在生產中的應用效果。

2.1 原油集輸系統能耗評價

（1）原油集輸系統能耗評價的因素分析：按照原油集輸系統能源消耗評價原則，應用新建能耗評價指標體系對原油集輸站用能狀況進行評價。具體思路如下：①通過注水系統平均效率和離心式、柱塞式注水機組平均運行效率這三個指標對比，分析注水系統能源消耗水平；②通過輸油系統平均運行效率和輸油栗機組平均運行效率兩個指標進行關聯。分析油氣集輸系統能源消耗水平；③通過鍋爐系統平均運行效率對比，分析鍋爐系統能源消耗水平。（2）能源經濟效率分析。①通過含水原油液量綜合用能單耗、凈化原油油量綜合用能單耗這兩項指標對比，分析原油集輸系統在實物產出上消耗能源量的高低水平；②通過含水原油用電單耗、凈化原油產油量生產用電單耗這兩項指標對比，分析在單位實物產出上消耗電力能源這一主要消耗能源量的高低水平；③通過注水用電單耗、集輸用天然氣單耗這兩項指標對比，分析油田企業在単位服務量上（注水和油氣集輸）消耗能源量的高低水平；④通過上述所有指標的綜合對比，分析油田企業在能源經濟效率上的先后次序。

2.2 節電措施

2.2.1應用變頻調速器降低輸油泵耗電

（1）交流電變頻原理。變頻調速系統由整流器、濾波系統和逆變器三部分組成。在其工作時，首先將三相交流電經橋式整流為直流電，脈動的直流電壓經平滑濾波后，在位處理器的調控下，用逆變器將直流電在逆變為電壓和頻率可調的三相交流電源，輸出到需要調速的電動機上。因電機的轉速與電源頻率成正比，通過變頻器可以任意改變電源輸出頻率從而任意調節電機轉速，實現平滑的無極調速。（2）離心泵變頻調速節能原理。離心泵變頻調速是通過變頻器的頻率來控制輸油泵電機的轉速，從而達到改變泵的排量目的：變頻器頻率增大，電機轉速增大，泵排量上升；變頻器頻率減小，電機轉速降低，泵排量下降。在使用變頻調速裝置后，流量調節時泵出口閥門處于全開狀態，使原來消耗在閥門上的泵管壓差消除了，以降低輸油泵電機運行電流，達到節能降耗的目的。（3）接轉站外輸油泵，通過更換安裝變頻控制柜，系統設置工頻、變頻切換功能。一旦變頻出現出現故障，手動切換到工頻檔，在變頻維修期間可以保證輸油泵的運行，滿足生產需要。

2.2.2改變泵的葉輪直徑節能

在輸油過程中，油量變化頻繁，造成管壓與泵壓不匹配，出口閥門大量節流，浪費電能，通過切削葉輪或更換大小不同的葉輪，達到管壓與泵壓相匹配，降低能耗。葉輪直徑（D）不宜切削過多，否則影響泵效。外徑允許切削量與比轉數Ns的關系如表所示。接轉站主要在修泵更換葉輪時曾用過，效果良好。

2.2.3單管循環集輸流程應用

油井來液通過分離器將油、水分離，通過一臺螺桿泵將原油打入系統流程，分離出的水經另一臺螺桿泵打入循環系統，作為摻水使用。變頻控制裝置通過分離器內雙法蘭液位計測出的最高液面和油水界面的變化，自動調節油路、水路螺桿泵的排量，以達到整個系統的平穩運行。

3 注采系統用電分析與挖潛

3.1 提液系統

提液系統耗電設備主要有電機、控制柜、抽油機、電泵、地面驅動螺桿泵以及井筒電加熱設備。要有效節電，就要合理匹配油井供排液關系，通過油井舉升參數優化匹配以及油井耗電設備節能技術改造，降低能耗。具體措施就是：

（1）是從油藏、井筒二方面入手制定相應的措施

①油藏方面：可通過注采調配，達到改變液流方向的目的，改善油水井供排關系，提升動液面，保證合理的地層壓力。此外針對油層發育好，歷史上有高產情況或鄰近井為高產井但由于出砂堵塞油層造成油井不供液假象的油井采取高壓解堵措施，提升油井動液面。

②井筒方面：要探索相配套的低能耗舉升工藝及桿管組合。對油井的各項生產參數進行優化設計，充分發揮油層和抽汲設備的潛力：對潛力油井實施大泵提液，同時配合參數優化，實現油井工作制度的最優化，達到既上產又節能目的；對供液差、油稠井，通過作業措施轉下螺桿泵；對特殊油井采取稠油井筒加溫降粘工藝、電熱桿配套泵上摻水工藝、雙泵采油工藝、射流采油工藝、空心桿摻水工藝、雙管采油工藝、空心桿密閉循環摻水等工藝。

（2）廣泛應用“能耗最低和系統效率評價”系統按照“大泵徑、長沖程、慢沖次”的原則，在滿足油井產量的前提下，以能量消耗最低或機采成本最低為原則，以“機采系統優化設計技術”中“理論輸入功率”的計算方法為基礎，以油井降耗率為核心分析評價指標，建立能耗潛力評價分析機制。

R=（1-P最佳/P目前）*100%

R —降耗率；

P目前 ——目前生產狀態下的機采系統輸入功率，kW；

P最佳——相同產量下能耗最低機采系統對應的輸入功率，kW；

R值（“降耗率”）的范圍為0～100%。R值越小，該井的節能潛力越小；R值越大，該井的節能潛力越大，用“降耗率”作為油井（區塊、油田）能耗管理、評價、考核的標準，并結合該系統評價結果，自行實施單井優化改造，可有效地提高油井的降耗率。

3.2 注水系統

油田注水系統主要由水源、注水電機、注水泵、調節閥、注水管網（注水干線、支干線）、配水間、注水井等組成。除了有效能量外，注水系統能量要消耗在電機、注水泵、調節閥、注水管網、注水井處，其中注水泵能耗（包括調節閥節流能耗），是注水系統能量消耗的主要節點，因此節電的核心合理布局管網，通過注水泵和供水管網的匹配平衡各注水站的供水量，達到提高注水泵效率，減少注水能耗的目的。

①優選大排量離心式注水泵：大排量離心泵過流面積大，阻力小，容積損失和水力能變換損失小，泵效比小排量高。可根據注水壓力、注水量變化情況，優化注水站運行參數，實現注水泵的合理匹配，最大限度地提高注水系統效率。②優化調整注水管網布局：可以減少注水干線、支線的水頭損失（管網沿程損失、局部損失），降低注水壓力和單耗，實現節能的目的。③及時調整優化注水站供水負荷，匹配注水泵：及時跟蹤各注水站動態運行情況，針對注水量的變化情況，及時調整注水站的開泵臺數，達到與外部管網水量需求的優化匹配，實現節能降耗。④利用現有的工藝流程和技術消除節流點：定期應用物理清洗技術，實施注水干（支）線、單井管線除垢工作，可以降低管網損耗，減少管網效率下降。。總之，油田在特高含水階段，在產能建設與電量控制矛盾日益突出的情況下，只有堅持“理念節電、管理節電、技術節電”，精細用電管理模式，通過產業結構調整，才能達到減少低效不合理用電，降低系統單耗，實現節能降耗的目標。

參考文獻

[1]文海濤，李夫銀. 油氣田企業電力設備節能降耗措施研究與應用[J]. 設備管理與維修，2017（8）：31-32.

（作者單位：油氣集輸總廠公共事業管理中心）