“三步”細(xì)化節(jié)能管控方法探討

程華榮（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

近年來(lái)，隨著油田含水逐年升高，低效井無(wú)效井?dāng)?shù)逐年增多，能耗水平居高不下，以往對(duì)高能耗設(shè)備的更新更換工作已完成90%以上，使得以換為主的節(jié)能方式已無(wú)法滿足工作需求。為了緩解節(jié)能壓力，采取“精管為主、調(diào)換為輔”的工作思路，從機(jī)采節(jié)能潛力的深入挖掘著手，形成了抽油機(jī)井“三步法”細(xì)化節(jié)能管控方法。

1 “三步法”節(jié)能管理方法闡述

1.1 第一步:利用“產(chǎn)液-耗電”圖鎖定節(jié)能潛力井

針對(duì)機(jī)采節(jié)能管理存在的問(wèn)題，為了進(jìn)一步提高機(jī)采節(jié)能工作管理水平，技術(shù)大隊(duì)組織開(kāi)發(fā)了“產(chǎn)液-耗電”圖，見(jiàn)圖1。在圖上分配四個(gè)區(qū)域，A 區(qū)域?yàn)楦咝н\(yùn)行區(qū)，B 區(qū)域?yàn)橐话銤摿^(qū)，C 區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)挖潛區(qū)，D區(qū)域?yàn)楫惓４鋵?shí)區(qū)[1-2]。分區(qū)有利于對(duì)油田能耗現(xiàn)狀的直觀解讀，有利于對(duì)潛力井的挖掘和對(duì)異常井的判斷。實(shí)際中，應(yīng)針對(duì)重點(diǎn)挖潛區(qū)井重點(diǎn)關(guān)注，通過(guò)加強(qiáng)分析，優(yōu)先采取節(jié)能挖潛措施。此過(guò)程為三步節(jié)能管理工作的第一步，目的是找出符合挖潛條件的潛力井，以便制定有針對(duì)性節(jié)能措施。例如圖1 中C 區(qū)域共有抽油機(jī)井126 口，進(jìn)行節(jié)能措施重點(diǎn)實(shí)施和優(yōu)選時(shí)也以這部分井為主。

圖1 抽油機(jī)井“產(chǎn)液-耗電”關(guān)系圖

圖2 舉升系統(tǒng)模擬圖

1.2 第二步:利用“節(jié)點(diǎn)分析”系統(tǒng)明確功率損失重點(diǎn)單元

該環(huán)節(jié)的重點(diǎn)是通過(guò)軟件模擬舉升系統(tǒng)（圖2），拆分耗能節(jié)點(diǎn)并進(jìn)行節(jié)點(diǎn)效率分析，確定出最主要的能耗單元，再針對(duì)重點(diǎn)能耗節(jié)點(diǎn)的具體情況進(jìn)行下一步工作。實(shí)際中，將耗能節(jié)點(diǎn)拆分為5 個(gè)，包括拖動(dòng)單元節(jié)點(diǎn)（控制箱和電動(dòng)機(jī)），傳動(dòng)單元節(jié)點(diǎn)（皮帶、減速器和四連桿），抽油桿節(jié)點(diǎn)（盤(pán)根盒和抽油桿）[3-4]，泵管單元節(jié)點(diǎn)（抽油泵和油管），井口回油管線節(jié)點(diǎn)（表1）。

表1 節(jié)點(diǎn)耗能分析

1.3 第三步:利用“機(jī)采井節(jié)能優(yōu)化軟件”優(yōu)化節(jié)能措施

在利用第一步和第二步方法明確了重點(diǎn)挖潛目標(biāo)井和待優(yōu)化高耗能節(jié)點(diǎn)后，利用“機(jī)采井節(jié)能優(yōu)化軟件”對(duì)單井進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，制定具體的節(jié)能措施和可執(zhí)行方案，優(yōu)化結(jié)果見(jiàn)表2。實(shí)際中，用軟件模擬地層條件，使用包括氣油比、溶解系數(shù)在內(nèi)的原油高壓物性參數(shù)參與計(jì)算，能真實(shí)反映抽油機(jī)井地上地下的實(shí)際情況，優(yōu)化后給出的節(jié)能措施和可行性方案模擬結(jié)果更加準(zhǔn)確，為節(jié)能工藝實(shí)施提供依據(jù)。

考慮能耗分析軟件的不足，即僅考慮了單井耗能降低幅度，對(duì)平面注采關(guān)系、抽油機(jī)合理工作狀態(tài)和桿柱壽命等考慮不足。實(shí)際中，應(yīng)在節(jié)能軟件優(yōu)化基礎(chǔ)上，修正處理結(jié)果。修正時(shí)，以“單井合理流壓分析軟件”，在確定合理注采壓差基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整泵掛深度，獲得合適的油井流壓[5-6]；以“機(jī)采井動(dòng)態(tài)控制圖”為依據(jù)，合理調(diào)整抽汲參數(shù)、匹配泵徑，保證油井合理工況；以“等強(qiáng)度組合桿柱優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件”為依據(jù)，合理匹配桿徑、桿柱長(zhǎng)度，保證桿柱壽命、減少偏磨、延長(zhǎng)檢泵周期。表3 給出了2017-2018 年制定各類優(yōu)化修正措施情況，修正優(yōu)化井949 井次，累計(jì)節(jié)電317.51×104kWh。

表3 2017—2018年制定各類優(yōu)化措施 單位:井次

此外，針對(duì)優(yōu)化中效果不理想油井，采取間抽措施節(jié)電。按照油量影響少、電量節(jié)約多、生產(chǎn)管理方便的原則實(shí)施間抽[7-8]。在時(shí)間上要求執(zhí)行早，每年在3 月中旬開(kāi)始實(shí)施間抽；在制度上著重優(yōu)化，利用不穩(wěn)定試井理論和相關(guān)軟件對(duì)部分高能耗井，進(jìn)行間抽制度優(yōu)化，將動(dòng)液面恢復(fù)速度變緩拐點(diǎn)時(shí)設(shè)為間抽時(shí)起抽的最佳時(shí)機(jī)，形成以單井產(chǎn)油量、電量或綜合經(jīng)濟(jì)效果為優(yōu)化目標(biāo)的多種間抽制度以供選擇[9-10]；在實(shí)施方式上根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況分批次執(zhí)行。

表2 優(yōu)化結(jié)果

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

依照“三步”節(jié)能方法開(kāi)展機(jī)采節(jié)能挖潛管理工作以來(lái)，優(yōu)化了一批重點(diǎn)挖潛區(qū)和一般潛力區(qū)潛力井。A 油田目前共有各類機(jī)采井6 500 余口，從節(jié)能挖潛目的出發(fā)，2018—2019 年利用“三步法”查找潛力井，制定技術(shù)和管理措施節(jié)能3 699井次（表4），其中：技術(shù)類措施6項(xiàng)，包括應(yīng)用節(jié)能電動(dòng)機(jī)和控制箱、抽轉(zhuǎn)螺、防蠟器、更換直驅(qū)螺桿泵等；管理措施12 項(xiàng)，包括調(diào)沖程、調(diào)沖速、調(diào)泵徑、優(yōu)化管柱、降回壓、盤(pán)根和皮帶的松緊調(diào)整、平衡調(diào)整和間抽等。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，技術(shù)措施累計(jì)節(jié)電為629.47×104kWh ， 管 理 措 施 累計(jì) 節(jié) 電 為1 079.42×104kWh ， 合計(jì) 措 施累計(jì)節(jié)電達(dá)1 708.89×104kWh，節(jié)電效果顯著。

對(duì)以上措施節(jié)電情況進(jìn)行了排序，措施節(jié)電效果見(jiàn)圖3。從節(jié)電效果看，短期內(nèi)管理類間抽措施仍舊在所有節(jié)能措施中占主導(dǎo)地位，其次為應(yīng)用節(jié)能型電動(dòng)機(jī)和控制箱、調(diào)小沖速；再次為降低回壓、更換直驅(qū)螺桿泵和調(diào)小轉(zhuǎn)速3 項(xiàng)措施；剩余的其他11 項(xiàng)措施均有不同程度的節(jié)能效果，但占總節(jié)電量的比重依次減小。

表4 措施井節(jié)能效果統(tǒng)計(jì)

圖3 措施節(jié)電效果圖

3 結(jié)論

1）利用“產(chǎn)液-耗電”圖鎖定節(jié)能潛力井，利用“節(jié)點(diǎn)分析”系統(tǒng)明確功率損失重點(diǎn)單元，利用“機(jī)采井節(jié)能優(yōu)化軟件”優(yōu)化節(jié)能措施，形成了“三步”細(xì)化節(jié)能管控方法，有利于節(jié)能工作開(kāi)展。

2）考慮節(jié)能軟件不足，制定相應(yīng)措施時(shí)應(yīng)綜合考慮油井合理流壓分析結(jié)果、機(jī)采井動(dòng)態(tài)控制圖和桿柱優(yōu)化軟件計(jì)算結(jié)果，從而在實(shí)現(xiàn)預(yù)期節(jié)能效果的同時(shí)，維持平面注采關(guān)系、保證合理工況、延長(zhǎng)桿柱壽命，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高效運(yùn)行。

3）從整個(gè)節(jié)能效果看，管理類間抽措施仍舊在所有節(jié)能措施中占主導(dǎo)地位，應(yīng)用節(jié)能型電動(dòng)機(jī)和控制箱、調(diào)小沖速、降低回壓、更換直驅(qū)螺桿泵和調(diào)小轉(zhuǎn)速等措施節(jié)電效果也很好，占比也較大，應(yīng)作為節(jié)能挖潛的重點(diǎn)措施考慮。