油井液面连续监测及间开控制节能技术系统的应用

吴昭（大庆油田有限责任公司第二采油厂）

近年来，随着国际原油价格的持续低迷，导致投资规模下降，给油田企业开展节能技术改造造成严重的资金和技术缺口。如何推进能源管理创新，加快推行合同能源管理，解决企业节能技术改造中的难题，促进企业节能技术改造升级，已成为目前油田开发企业一个重要的研究课题。特别是低压、低渗、低产油井，抽油机泵效低、抽油机系统效率低、设备损耗大、维护工作量大、能耗大、采油成本高，要提升低产油井提质增效工作，确保油井稳产高效运行，必须采用先进的生产工艺技术，实现油井动液面实时连续监测、工况自动诊断、参数自动调节技术，使油井处于高效、安全的生产状态，达到节能降耗、增产高效和提高油井开采效益的目的[1]。为此，在调查研究的基础上，对部分供液不足油井提出采用油井液面连续监测及间开控制节能技术的改造项目方案。为解决节能技术改造项目资金不足的问题，油田与提供该技术的专业节能技术服务公司签订合同能源管理，创新了能源管理模式，采取节能成果分享的合同投资管理方式，由专业节能公司垫付企业节能工程投资资金，专业节能公司在企业节能项目运行期的直接节能效益中获取分成利润作为投资回报。

1 油井液面连续监测及间开控制节能技术系统的组成

油井液面监测及自动排采系统主要由井下数据采集模块和自动排采控制模块集成。井下数据采集模块主要由声波发射接收器、声波发射接收控制器组成，该模块能实时采集井下液位数据，为自动排采系统提供准确的液位数据。自动排采控制模块：根据井下液位的数据变化以及用户的参数设定值，通过RS485 或其他接口，自动控制变频器的输出频率，适时调整抽油机冲速，对地层供液能力极差的油井实现间歇式抽取方式，实现油井自动化控制，达到实现节能降耗的目的。

2 次声波液位监测原理

次声波液位监测原理见图1。次声发声装置产生的次声波沿油套环空向井内传播，在节箍、音标、液面等处形成反射后被微音器接收，接收的微音信号经过多级滤波放大和信号矢量叠加合成处理，利用液面波自动识别技术得到液面深度。

3 主要技术参数

◇管压监测范围：0～10 MPa；误差：0.05 MPa；

◇液面监测范围：10～3000 m；误差：≤0.5%；

◇变频控制接口：RS485 或其他接口；

◇工作环境：-30～60 ℃；

◇系统电压：380 V/220 V（AC）；

◇防护等级：IP66；

◇可增加现场数据远传功能（GPRS）。

4 油田合同能源管理配套措施

为确保油田合同能源管理项目的有效实施，积极应对低油价适应我国经济发展新常态，加快油田企业节能技术改造，积极引进合同能源管理节能管理创新模式，解决企业节能技术改造资金不足和节能减排目标等问题，从完善企业内部配套管理制度入手，推进合同能源管理制度在油田企业的应用。主要采取以下几项配套管理措施。

制定油田合同能源管理项目管理办法，积极鼓励专业节能服务公司进入油田节能技术服务市场。设立油田节能人才专家库，通过成立“合同能源管理”指导委员会，积极培育油田内部节能市场，不断挖掘油田企业节能减排空间，对节能改造项目进行节能效果评估，组织对节能专业公司资质和技术服务能力的审核和评估，组织对节能项目进行公开招标。建立油田节能专业技术服务公司信息储备库，将具备专业节能技术服务资质的节能公司纳入油田节能专业技术服务公司信息库，建立油田开发企业与节能企业之间的技术交流平台。做好合同能源管理项目的招投标管理，建立有序的合同能源管理市场，规范标准化的合同文本内容。制定企业合同能源管理相关技术标准，严格依法依规执行能源管理合同。做好项目运行管理，完善能源计量手段，切实做好合同能源管理项目的节能量统计、节能效益核算和项目资金结算等工作，为节能专业公司创造规范有序的良好运行环境。积极推进油田能源体系建设，按照试点先行、典型带动、稳步推进、逐步建成的原则，建立实施一套完整的标准、规范，在企业内部建立起一个完整有效的、形成文件的管理体系，注重建立和实施过程的控制，使能源管理活动、过程及其要素不断优化。通过例行节能监测、能源审计、能效对标、内部审核、组织能耗计量与测试、组织能量平衡统计、管理评审、自我评价、节能技改、节能考核等措施，不断提高能源管理体系持续改进的有效性，实现能源管理方针和承诺并达到预期的能源消耗或企业用能设备“能效倍增”目标。通过建立更加规范、科学的能源管理系统，实现可持续发展，促进油田降低能源消耗、提高能源利用效率，推动行为节能，更有效地开展能源管理。利用国家的扶持政策，积极争取国家对企业多方面的政策扶持，积极争取相关优惠政策，发挥企业节能减排主体作用。对符合国家合同能源管理奖励标准的节能技术改造项目，积极配合节能专业公司做好合同能源管理项目实施后财政奖励资金的申报工作。

5 项目现场应用实施情况

2013年，大庆油田某采油厂与某节能技术服务公司签订油田供液不足井节能降耗技术服务合同，节能技术服务公司对该厂20 口供液不足油井应用油井液面连续监测及间开控制技术。项目实施前后20 口油井生产数据对比见表1。

由表1 可知，项目实施后，在油井保持相对稳定的前提下（产液量略有提升），油井电动机功率因数平均提高了0.399，平均单井日节电量达48 kWh，平均单井有功功率下降了2 kW，平均单井无功功率下降了18.99 kvar，百米吨液耗电量下降了2.37 kWh，综合节电率达到34.1%，油井平均系统效率提升5.61%。实现了油井动液面实时监测、工况诊断、生产参数自动调节，使油井处于高效、安全的生产状态，达到了节能降耗、增产高效和提高油井开采效益的目的，取得了良好的项目实施效果。

6 综合效益评价

1）项目实施后，百米吨液耗电量下降了2.37 kWh，综合节电率达到34.1%，平均单井日节电量达48 kWh。20 口油井日节电量达960 kWh，累计年节电量达到350 400 kWh。按照工业电价0.631元/kWh 计算，则年节电费达221 102.4 元。

2）油井系统效率由项目实施前9.68%提升到项目实施后的15.29%，油井平均系统效率提升5.61%，有利于“能效倍增”计划目标的实现。

3）按照节约1kWh电能减排0.997kg二氧化碳，即减少0.272 kg 碳排放计算，则该技术系统实施后每年可减少碳排放95 308.8 kg。

4）油井液面监测及自动排采系统根据动液面的实时状况自动调节抽油机工作参数，实现节能降耗，提高吨油效益。

5）动液面的在线监测和数据远传，减轻了工人的劳动强度，节省了管理成本及费用。

6）项目实施后，减少了检泵作业时间和费用，提高了管理和技术水平。合理优化抽油机工作参数、确保抽油机安全可靠高效运行，给油田生产管理和节能工作带来可观的经济效益。

7）自投入现场应用以来，该系统运行正常，极少发生运行机制故障，现场维护简单，安全可靠。

8）井下数据采集模块实时采集井下数据，为自动排采系统提供准确的液位数据；自动排采控制模块通过RS485 或其他接口，自动控制变频器的输出频率，适时调整抽油机冲速，对地层供液能力极差的油井实现间歇式抽取方式，实现油井自动化控制和智能化生产，实现系统整体节能降耗。

9）按照合同能源管理项目合同中双方的相关约定，项目实施后节能回报期为6年以及油田与专业技术服务公司节能成果分享的合同投资管理方式，专业节能技术服务公司在合同期内每年可按比例获得相当可观的投资回报。

7 结论

实践证明，油井液面连续监测及间开控制节能技术系统是一种针对低压、低渗、低产油井的先进开采生产工艺技术，具有低产油井智能化生产的特点，它能有效解决低效油井能耗高、生产成本高、设备损耗大和维修工作量大等问题。采用合同能源管理创新模式实施油田节能技术项目改造，不仅可有效解决油田企业在节能减排方面存在的资金和技术不足的难题，降低企业自身投资风险，促进油田企业节能减排，实现用能设备“能效倍增”计划目标，而且有利于营造油田企业内部节能专业市场，促进能源管理机制创新，具有良好的推广应用前景。

[1]朱益飞,石晓明,马冬梅.提高孤东油田机采系统效率的探讨[J].电力需求侧管理,2009,11(4):44-48.