“三步”细化节能管控方法探讨

程华荣（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

近年来，随着油田含水逐年升高，低效井无效井数逐年增多，能耗水平居高不下，以往对高能耗设备的更新更换工作已完成90%以上，使得以换为主的节能方式已无法满足工作需求。为了缓解节能压力，采取“精管为主、调换为辅”的工作思路，从机采节能潜力的深入挖掘着手，形成了抽油机井“三步法”细化节能管控方法。

1 “三步法”节能管理方法阐述

1.1 第一步:利用“产液-耗电”图锁定节能潜力井

针对机采节能管理存在的问题，为了进一步提高机采节能工作管理水平，技术大队组织开发了“产液-耗电”图，见图1。在图上分配四个区域，A 区域为高效运行区，B 区域为一般潜力区，C 区域为重点挖潜区，D区域为异常待落实区[1-2]。分区有利于对油田能耗现状的直观解读，有利于对潜力井的挖掘和对异常井的判断。实际中，应针对重点挖潜区井重点关注，通过加强分析，优先采取节能挖潜措施。此过程为三步节能管理工作的第一步，目的是找出符合挖潜条件的潜力井，以便制定有针对性节能措施。例如图1 中C 区域共有抽油机井126 口，进行节能措施重点实施和优选时也以这部分井为主。

图1 抽油机井“产液-耗电”关系图

图2 举升系统模拟图

1.2 第二步:利用“节点分析”系统明确功率损失重点单元

该环节的重点是通过软件模拟举升系统（图2），拆分耗能节点并进行节点效率分析，确定出最主要的能耗单元，再针对重点能耗节点的具体情况进行下一步工作。实际中，将耗能节点拆分为5 个，包括拖动单元节点（控制箱和电动机），传动单元节点（皮带、减速器和四连杆），抽油杆节点（盘根盒和抽油杆）[3-4]，泵管单元节点（抽油泵和油管），井口回油管线节点（表1）。

表1 节点耗能分析

1.3 第三步:利用“机采井节能优化软件”优化节能措施

在利用第一步和第二步方法明确了重点挖潜目标井和待优化高耗能节点后，利用“机采井节能优化软件”对单井进行优化设计，制定具体的节能措施和可执行方案，优化结果见表2。实际中，用软件模拟地层条件，使用包括气油比、溶解系数在内的原油高压物性参数参与计算，能真实反映抽油机井地上地下的实际情况，优化后给出的节能措施和可行性方案模拟结果更加准确，为节能工艺实施提供依据。

考虑能耗分析软件的不足，即仅考虑了单井耗能降低幅度，对平面注采关系、抽油机合理工作状态和杆柱寿命等考虑不足。实际中，应在节能软件优化基础上，修正处理结果。修正时，以“单井合理流压分析软件”，在确定合理注采压差基础上，通过调整泵挂深度，获得合适的油井流压[5-6]；以“机采井动态控制图”为依据，合理调整抽汲参数、匹配泵径，保证油井合理工况；以“等强度组合杆柱优化设计软件”为依据，合理匹配杆径、杆柱长度，保证杆柱寿命、减少偏磨、延长检泵周期。表3 给出了2017-2018 年制定各类优化修正措施情况，修正优化井949 井次，累计节电317.51×104kWh。

表3 2017—2018年制定各类优化措施 单位:井次

此外，针对优化中效果不理想油井，采取间抽措施节电。按照油量影响少、电量节约多、生产管理方便的原则实施间抽[7-8]。在时间上要求执行早，每年在3 月中旬开始实施间抽；在制度上着重优化，利用不稳定试井理论和相关软件对部分高能耗井，进行间抽制度优化，将动液面恢复速度变缓拐点时设为间抽时起抽的最佳时机，形成以单井产油量、电量或综合经济效果为优化目标的多种间抽制度以供选择[9-10]；在实施方式上根据现场情况分批次执行。

表2 优化结果

2 现场应用情况

依照“三步”节能方法开展机采节能挖潜管理工作以来，优化了一批重点挖潜区和一般潜力区潜力井。A 油田目前共有各类机采井6 500 余口，从节能挖潜目的出发，2018—2019 年利用“三步法”查找潜力井，制定技术和管理措施节能3 699井次（表4），其中：技术类措施6项，包括应用节能电动机和控制箱、抽转螺、防蜡器、更换直驱螺杆泵等；管理措施12 项，包括调冲程、调冲速、调泵径、优化管柱、降回压、盘根和皮带的松紧调整、平衡调整和间抽等。经统计，技术措施累计节电为629.47×104kWh ， 管 理 措 施 累计 节 电 为1 079.42×104kWh ， 合计 措 施累计节电达1 708.89×104kWh，节电效果显著。

对以上措施节电情况进行了排序，措施节电效果见图3。从节电效果看，短期内管理类间抽措施仍旧在所有节能措施中占主导地位，其次为应用节能型电动机和控制箱、调小冲速；再次为降低回压、更换直驱螺杆泵和调小转速3 项措施；剩余的其他11 项措施均有不同程度的节能效果，但占总节电量的比重依次减小。

表4 措施井节能效果统计

图3 措施节电效果图

3 结论

1）利用“产液-耗电”图锁定节能潜力井，利用“节点分析”系统明确功率损失重点单元，利用“机采井节能优化软件”优化节能措施，形成了“三步”细化节能管控方法，有利于节能工作开展。

2）考虑节能软件不足，制定相应措施时应综合考虑油井合理流压分析结果、机采井动态控制图和杆柱优化软件计算结果，从而在实现预期节能效果的同时，维持平面注采关系、保证合理工况、延长杆柱寿命，实现系统高效运行。

3）从整个节能效果看，管理类间抽措施仍旧在所有节能措施中占主导地位，应用节能型电动机和控制箱、调小冲速、降低回压、更换直驱螺杆泵和调小转速等措施节电效果也很好，占比也较大，应作为节能挖潜的重点措施考虑。