应用节能技术降低生产能耗

张丽平（大庆油田有限责任公司第八采油厂）

应用节能技术降低生产能耗

张丽平（大庆油田有限责任公司第八采油厂）

通过对机采系统的耗电现状分析，总结了在“十一五”期间通过优选新建产能井节能设备参数、优化老井工作参数和低产油井改提捞采油等多种节能措施综合应用的节能效果，并分析了目前制约抽油机井系统效率提高的三个主要问题。结合某油厂实际情况，分析了机采系统的节能潜力并得出了几点认识及建议，为进一步降低机械采油系统能耗提供了可靠依据。

节能 降耗 系统效率

D O I:10.3969/j.i ssn.2095-1493.2011.05.015

截至2010年底，某采油厂共有抽油机井2543口，开井1979口，年举升液量136.2×104t，总装机功率4.0×104kW，吨油耗电173.5 kW·h，吨液耗电121.0 kW·h，年耗电16485×104kW·h。其中抽油机耗电6694.1×104kW·h，占总耗电量的40.6%。

由于单井产量低，原油物性差，造成抽油机井系统效率低，生产能耗高。“十一五”期间，采取了一些实用的节能技术使能耗得到一定控制。

1 节能技术应用情况

针对油田举升设备耗电量大的问题，在加强日常管理和参数调整的基础上，开展科研攻关与试验，推广实用新技术[1]。一是做好新建产能井节能设备优选和工艺参数匹配工作，降低装机功率，控制能耗水平；二是以系统效率优化为中心，加强参数优化调整，降低老井能耗；三是扩大提捞采油技术应用规模，改变举升方式，有效解决低产井生产能耗高的问题。

1.1 优选新建产能井的节能设备和生产参数优化

1.1.1 推广节能抽油机

截至2010年底，全厂在用节能型抽油机492台，占抽油机开井总数的24.86%，其中双驴头抽油机67台，低矮型抽油机425台。

通过现场测试对比，低矮型抽油机平均系统效率8.85%，比常规抽油机提高0.44个百分点；日耗电101.9 kW·h，比常规抽油机降低22.9 kW·h，平均单井年节电0.84×104kW·h。双驴头抽油机平均系统效率8.98%，比常规抽油机提高0.57个百分点；平均单井日耗电94.0 kW·h，比常规抽油机降低30.8 kW·h，平均单井年节电1.1×104kW·h。

1.1.2 推广节能拖动装置

“十一五”期间，全厂针对单井产能低、原油黏度大、负载率低、系统效率低等特点，在产能新井上应用了节能拖动装置，主要包括双速拖动装置系列510台、永磁拖动装置系列266台。与同功率电动机相比综合节电率达到10%以上[2-3]。

（1）双速拖动装置系列，采用超高滑差启动、双速运行、无功补偿节能方式，具有转差率高、起动力矩大、过载能力强、运行特性平滑、堵转电流小、堵转力矩大、节能效果显著的特点；可降低装机容量，配电变压器容量可以降低一个等级，提高拖动装置的运行效率和功率因数，降低网络损耗。

与22 kW的Y系列拖动装置相比，采用双速拖动装置装机容量降低16%，功率因数提高0.47，有功节电率12.8%，无功节电率79.17%，综合节电率19.15%，累计年节电13578 kW·h。

（2）永磁拖动装置系列，其转子为永磁结构，磁极采用稀土永磁材料——钕铁硼制成；拖动装置采用异步启动、同步工作方式，无转差损耗，且转子不需外加励磁电源；具有效率和功率因数高且曲线平坦，而且负载越轻时效率和功率因数越高。

通过与常规拖动装置对比，安装永磁拖动装置的井，有功节电率14.8%，无功节电率83.24%，综合节电率21.47%，年累计节电13697.1 kW·h。2011年，产能新井121口全部使用节能拖动装置，平均单井日节电按10 kW·h计算，全年可节电44.2×104kW·h。

1.1.3 优化新井杆柱组合

为了合理优化新投产区块杆柱组合，应用API设计方法，在确定材质前提下，采用等强度方法计算抽油杆的最大许用应力和最大应力，并考虑一定安全系数，确定抽油杆型号和多级杆组合比例。

在B区块加密区、C区块加密区、D区块新投产井中，累计应用高强度抽油杆37.4×104m。例如，C区块加密井与老井相比平均单井最大载荷下降2.35 kN，平均电流下降0.85 A，平均单井年节电0.15×104kW·h。

1.2 优化老井工作参数，降低生产能耗

1.2.1 应用软件优化抽油机井参数

截至2010年底，应用系统效率优化设计软件进行现场实验320口井，优化前平均系统效率为5.52%，优化后平均系统效率为8.34%，上升了2.82个百分点；消耗功率从优化前的单井平均5.63 kW下降到优化后的单井平均3.89 kW，下降了1.74 kW；平均单井年节电1.35×104kW·h。

1.2.2 加大参数调整力度

“十一五”期间共调参2600井次，其中调冲程523井次，调冲速1577井次，调泵径399井次；上提泵挂964井次，泵深平均上提76.8 m，与2005年相比平均下泵深度由1029 m提至956.59 m；合理区比例由67.28%增至85.77%，参数偏大区比例由26.27%降至11.25%。调参前后对比电流下降4 A，最大载荷下降了1.08 kN，泵效上升到20.37%，平均单井年节电0.72×104kW·h。

1.2.3 加大高强度抽油杆更换力度

HY级高强度抽油杆具有较高的表面硬度和较高的抗拉强度，替代原来的D级抽油杆降级使用后，可减轻杆柱重量25%，减少体积26%，增大油流空间，改善杆管的受力状况。

累计全井更换高强杆38.5321×104m。应用前平均上下载荷为36.9/17.2 kN，上下电流为17.4/16.9 A；应用后平均上下载荷为33.7/14.5 kN，上下电流为14.9/14.8 A；前后对比平均上下载荷下降3.2/2.7 kN，上下电流下降2.5/2.1 A，单井年节电0.41×104kW·h。

1.3 低产油井改提捞采油，降低成本

通过几年的攻关试验，提捞采油工程车及相关的配套技术日趋成熟，满足了小井眼、深井、稠油井等不同井况提捞采油生产的需要；为降低一次性投资，有效开发外围“三低”油田，降低生产操作成本，延长老区块的经济开采期探索了新途径。到2010年底，提捞采油井由2005年的117口，增加到547口，捞油量由1.64×104t上升至9.4316×104t。老井转提捞前平均装机功率19.45 kW，日耗电114.3 kW·h，平均单井年节电4.0×104kW·h。2006年抽油机改提捞20口井，全年节电80×104kW·h。

2 目前存在问题及潜力分析

2.1 存在问题

2.1.1 油井产能低，系统效率上提空间小

在现有条件基础上，进行系统效率优化选井范围逐年缩小，继续提高系统效率的空间较小。部分新投区块产量低，系统效率低，也给系统效率的提高带来很大的难度。截至三季度，厂系统效率仅为5.94%。

2.1.2 原油物性差，间抽技术不适用

由于原油物性差，油井存在结蜡、偏磨等问题，停机易出现泵况问题，致使低产井无法采用间抽技术，系统效率低。

2.1.3 参数调整余地小

“十一五”以来，全厂抽油机参数累计调整2600井次，目前冲程利用率为85.68%，冲速利用率为32.63%，参数进一步调整的余地较小；此外，受设备老化问题的制约，现场实施难度较大。

2.2 潜力分析

目前，全厂抽油机开井2033口，平均日产液2.4 t，日产油1.7 t，平均泵效19.70%。截至三季度，系统效率测试1885口井，平均地面装机功率19.8 kW，平均消耗功率3.62 kW，平均系统效率为5.94%。

（1）统计全厂日产液1.0 t以下的井有284口，平均系统效率仅为1.68%，除对潜力井实施挖潜增产措施以外，主要是改用提捞采油方式。“十一五”期间共有节能潜力井近260口左右，按平均单井年节电4.0×104kW·h计算，如每年改提捞50口井，“十一五”期间累计节电可达到2750×104kW·h。

（2）从功率利用率看，今年测试井平均功率利用率仅为18.28%，对于老抽油机井采取电动机节能改造、加装节能控制装置或更换节能电动机等措施都将是今后节能潜力的重点。

（3）对于新建产能区块，应用节能拖动装置，与应用同样装机容量的普通电动机相比，综合节电率达到11.02%。“十一五”期间累计投产新井1133口，较之常规设计，按平均单井年节电1.5×104kW·h计算，可累计节电5120×104kW·h。

（4）全厂部分区块投产初期，油井应用了11型抽油机，目前还有18口井在用，这部分油井应用6型抽油机即可满足生产；此外，还有57口10型抽油机井，应用6型抽油机也可满足生产。“十一五”期间可进行抽油机降型改造的井75口，计划从2011年开始进行节能改造，按平均单井年节电1.0×104kW·h计算，累计节电157.5×104kW·h。

（5）应用系统效率优化软件，对油井实施参数优化；在油井检泵时对井下杆柱、地面参数等实施整体优化。对参数实施动态调整，做到生产状况变化时有优化，上措施时有优化。在现场实施时，配合过渡轮降低冲速等简单实用技术的应用，力争实现参数的最优匹配。预计每年优化调整150口井，按平均单井年节电1.0×104kW·h计算，“十一五”期间累计节电1875×104kW·h。

3 认识及建议

（1）规模化进行抽油井抽汲参数的调整，是以提高抽油机井系统效率为目的，且兼顾经济效益的有效手段。它应用系统的观点对提高抽油机井系统效率问题进行综合考虑，用多种优选的方法设计参数，降低抽油机井的系统能耗。

（2）有计划对老井设备逐年改造，推广地面新型节能设备。

（3）推广应用井下节能新技术，如防蜡、防垢、防偏磨等配套技术，在现有的条件下保证对生产的影响最小。这既可降低系统能耗，又可以提高泵效。

（4）加强油井的科学管理，从井筒施工到地面设备保养维护，都严格按照规定执行，既提高了设备的使用效率和寿命，又达到节能降耗的目的。

[1]周正友,李清振,刘吉明.机采能耗分析及系统配置探讨[J].工业计量,2005(4):24-25.

[2]罗美娥,王帅,邢志东.大庆油田机采节能技术[J].油气田地面工程,2009,(11):37-38.

[3]刘元虎.大庆油田节能技术成果辑简[J].油气田地面工程,1987(6):32-33.

张丽平，2009年毕业于大庆石油学院，助理工程师，从事采油工程工作，E-mail：zhanglp0903@126.com，地址：大庆油田有限责任公司第八采油厂三矿301队，163514。

2011-05-15)