大庆油田机采节能技术应用

李庆龙 孙中华（中国石油天然气集团公司节能技术监测评价中心）

由于机械采油所采用的设备装置简单，操作方便，维护费用低，综合成本低，我国大约有92%的油井采用这种方式生产，全世界大约有80%的油井采用该种方式进行生产[1]。因机采系统的能耗非常高，约占油气生产能耗的90%以上，所以采取科学、有效的节能措施，对于油田节能降耗有着十分重要的意义。

1 常用机采设备节能技术效果

1.1 游梁式抽油机井节能技术

游梁式抽油机由地面抽油机、井下抽油杆和抽油泵及其他附件组成，它的工作过程是用油管把深井泵泵筒下入到井内液面以下，在泵筒下部装有吸入阀（固定阀），用抽油杆柱把柱塞下入泵筒，柱塞上装有排出阀（游动阀）。通过抽油杆柱把抽油机驴头悬点产生的上下往复直线运动传递给抽油泵向上抽油。游梁式抽油机因其结构简单、制造容易、维修方便、使用可靠及可以长时间、全天候运行等优点被广泛应用，但是抽油机也有其自身的缺点，如惯性载荷大、动载大、平衡困难、上下冲程扭矩波动大、效率较低、在长冲程时体积较大和笨重以及设备投产后更新难度大等。

目前大庆油田在用的抽油机平均泵效约为43%，系统效率平均约为23%[1]。应用于游梁式抽油机的节能技术主要有 更换节能型抽油机、抽油机节能改造、更换节能型电动机、电动机节能改造。根据对游梁式抽油机节能监测数据进行统计，更换节能抽油机平均单井日节电量38.4 kWh，节电率15.60%，节电效果较好；对常规抽油机进行的节能改造，节电率达到了16.57%，而且技术成熟，投资规模大幅度降低。

更换节能抽油机与抽油机节能改造，都能有很好的节能效果，更换节能抽油机虽然单井日节电量大，但成本更高，所以现在多数为抽油机节能改造（表1）。

表1 更换节能抽油机与抽油机节能改造效果对比

抽油机电动机的节能改造，2012年实施了311台，主要是把普通电动机更换为节能电动机。

更换节能电动机的节能效果与更换节能抽油机的效果相当，但电动机节能改造后的应用效果只有更换的一半左右，在技术上还需加强研发，提高应用效果，降低措施投入（表2）。

表2 更换节能电动机与电动机节能改造效果对比

1.2 螺杆泵井节能技术

螺杆泵采油工作原理是动力设备带动驱动头、抽油杆柱旋转，使螺杆泵转子随之一起转动，地层产出流体经螺杆泵下部吸入，由上端排出，实现增压，并沿油管柱向上流动。这种采油方法简便，实际使用时井下也不需要再装泄油装置。由于螺杆泵转子随抽油杆柱下入或起出，螺杆泵转子一旦脱离定子（泵筒），油套管之间便连通，于是起到了泄油的作用。同时可在生产过程中测量动液面，使用费用也较低，是较理想的采油方法之一。螺杆泵采油技术以其工艺简单、管理方便、适应于高黏度、高含砂开采等优点，越来越多地应用于稠油油藏的开发[2]。

因其自身的结构特点，螺杆泵同抽油机井相比，平均泵效提高13个百分点、系统效率提高3.5个百分点。其中，聚合物驱螺杆泵井比相同工况的抽油机井检泵周期延长了1.8倍，典型井达10倍以上；三元复合驱平均检泵周期延长5倍，典型井达26倍。改其他抽油机成螺杆泵以及应用螺杆泵直驱和变频等技术措施年节电约800× 104kWh（表3）。

表3 螺杆泵节能技术应用效果

螺杆泵的节能技术主要是增加变频器，节电效果非常明显，尤其对于产液量较小的低产井。

1.3 电潜泵节能技术

电潜泵是将电动机和泵一起下入油井内液面以下进行抽油的井下采油设备。地面电源通过变压器、控制屏和潜油电缆将电能输送给井下潜油电动机，使电动机带动多级离心泵旋转，将电能转换为机械能，把油井中的井液举升到地面。

电泵井举升能力强，耗能高，虽然井数只占油田油井总数的5%左右，能耗却占到举升总能耗的近四分之一。为降低电泵井能耗，对于其他举升方式可以满足的井，加大了电泵井转为抽油机和螺杆泵井的力度，节能效果显著，但是对于高产液井，电泵举升依然具有其他机采方式无法替代的优势。统计数据表明，结合作业施工采取的井下机组减级、潜油永磁电动机等技术具有明显的节能效果，平均单井日节电可达100 kWh以上。

2 结论

大庆油田2012年在抽油机方面应用了永磁同步电动机、双功率电动机、双速电动机、低转速电动机，各类节能控制器、电磁防蜡器，常规抽油机改节能抽油机，抽油机整体参数优化和降低抽油机参数及型号等技术措施10 000井次（台套），年节电5600× 104kWh；在电泵井方面采取减级、个性化设计等技术措施共计107井次（台套），年节电170.25× 104kWh；在螺杆泵方面共实施抽转螺、电转螺、电动机直驱螺杆泵、变频器应用等技术措施900 井次（台套），年节电818.48× 104kWh；另外，实施转提捞技术措施57井次，年节电185.4×104kWh。

累计实施抽油机节能、电泵井节能、螺杆泵节能等机采节能技术、管理措施14 000 井次（台套），实现全年节电8400× 104kWh，节约标准煤2.8× 104t。对于一个开发处于中后期的老油田，重视机采系统节能技术的应用，能收到非常好的效果，也对其他油田的机采系统节能技术应用起一定的参考作用。

[1]常瑞清,刘建春,李春红,等.常规抽油机节能潜力分析[J].油气田地面工程,2008,27(2):63-64.

[2]徐建宁,屈文涛.螺杆泵采输技术[M].北京 石油工业出版社,2006.