长庆油田机采系统能耗分析及对策

于博 王海军（中国石油长庆油田分公司技术监测中心）

在油气田企业生产耗能的“五大系统”中，机采系统耗能所占的比例最大。据有关资料统计，我国目前机采系统耗能约占油田生产总耗能的40%。长庆油田是典型的具有低渗、低压、低丰度特点的三低油气藏，机采耗能问题更为严重。近几年围绕提高机采系统效率开展了大量的工作，但由于油藏本身的特殊性、地理条件的复杂性和工艺配套的局限性，机采系统效率指标与中石油平均水平仍有一定差距。因此，针对机采系统开展深入研究，进一步挖掘节能潜力，找出相应技术措施，提高机采系统效率，降低能耗，对于提高长庆油田开采经济效益有重大意义[1]。

1 现状

长庆油田公司共有12个采油厂，覆盖陕西、甘肃、宁夏三省36个油田，开发层位下至奥陶系马家沟组，上至侏罗系直罗组，主要开发层位为侏罗系延安组的12个油层和三叠系延长组的10个油层，目前管理油井约2.5万口。本次监测统计样本数据合计5000口。在电动机功率因数、抽油机平衡度、系统效率三项考核指标中，长庆油田电动机平均功率因数为0.387，功率因数达标2254台，达标率为45.08%；平衡度达标2220台，平衡度达标率为44.4%；平均系统效率为21.01%，系统效率达标4330台，达标率为86.6%，整体合格率为13.51%。

2 长庆油田机采系统能耗分析

以监测数据为依据，结合长庆油田自身地质条件、工艺现状和管理水平，进行系统性研究分析，确定影响长庆油田能耗的主要因素是产液量、电动机功率利用率、平衡度和功率因数[2-3]。

2.1 产液量对能耗的影响

由表1可知，日产液量低于2m3，平均系统效率13.16%；日产液量在2～10m3之间，平均系统效率21.80%；日产液量高于10m3，平均系统效率达到33.79%。可见，随着产液量增加，系统效率呈上升趋势。但由于长庆油田低渗、低压、低丰度的特点，产液量普遍较低，平均产液量仅为4.23m3/d，从而导致机采系统效率较低，耗能量较大。

表1 产液量和系统效率的关系

2.2 电动机功率利用率对能耗的影响

电动机功率利用率越高，系统效率越高。由表2可知，电动机功率利用率在5%以下，系统效率仅为8.69%；但当电动机功率利用率在20%以上时，系统效率可达23.85%。长庆油田由于油井参数、运行设备、现场管理等因素的影响，抽油机装机容量过大，电动机功率利用率较低，电动机长期处于低效区域运行，影响整体运行效率，从而造成电能的浪费。

表2 长庆油田电动机功率利用率和系统效率的关系

2.3 平衡度对能耗的影响

长庆油田受地质条件约束，油井产液量波动较大，抽油机负荷会产生较大变化，进而导致抽油机运行不平稳，平衡状况较差。抽油机长期处于不平衡状态，不仅增加了地面抽油机系统的能量损失，减少了系统的有效功率，而且也降低了抽油机的系统效率。如表3所示，平衡度在90%～100%时，系统效率最高达到24.52%，及时调整平衡度到合理范围，可大幅提高系统效率，减少能量损耗。

表3 平衡度与系统效率关系

2.4 功率因数对能耗的影响

长庆油田平均功率因数为0.387。功率因数低，导致无功损耗增大，同时也造成供电设备和线路中的损耗增大，影响了电网供电质量。通过分析，造成长庆油田功率因数较低的主要原因有两个方面：部分油井没有进行低压补偿或补偿器损坏，致使功率因数偏低；已安装变频控制系统的抽油机，其大部分设定在工频运行，个别损坏后未维修，致使功率因数较低。

3 降低机采系统能耗的对策

加强日常生产过程管理，建立合理的监测、调整、运行管理制度，及时调查、分析抽油机的运行状况，结合油井的生产状态采取相应的措施进行调整；及时调整抽油机的平衡，同时对老式抽油机井进行平衡方式改造，有效提升平衡度，确保抽油机平稳运行。

随时掌握抽油机数字化智能控制装置等节能设备的运行状况，发现损坏或未处在节能状态下运行的情况，及时进行修理、调整，保证节能设备的正常运转。

可通过更换高效节能电动机，提高电动机功率利用率，实现降低能耗的目的。例如，更换成永磁电动机、高转差电动机、多功率电动机、伺服电动机等，提高机采系统效率。

对功率因数低和未进行无功补偿的抽油机安装就地或集中无功补偿装置，并加强无功补偿装置的管理维护工作[4]。对不能正常运行或已经损坏的无功补偿装置进行维修或更换，合理调整无功补偿容量，进一步提高抽油机电动机的功率因数及效率[5]。

针对不同井况，选择合理的冲程、冲速、泵径、泵挂、工作周期等，优化抽油机的运行参数，进一步提高机采系统效率[6]。

[1]王雪坤.提高机采井系统效率措施的探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2011（11）：182-183.

[2]李波.大庆油田机采系统能耗现状及节能监测指标分析[J].石油石化节能，2011，1（3）：8-10.

[3]孙红霞，仪垂杰，周扬民.采油系统能耗分析研究[J].青岛理工大学学报，2008（5）：90-93.

[4]张雯铮.提高机采井系统效率的途径和方法[J].内蒙古石油石化，2014（11）：62-63.

[5]朱益飞，王乾泽，徐慧娟.胜利油田机采系统现状及能耗质量控制分析[J].石油工业技术监督，2006（5）：21-24.

[6]马强，刘志恒，马玲.浅谈提高机采井系统效率的方法[J].工业，2016（6）：3.