油田機(jī)采系統(tǒng)能效對(duì)標(biāo)實(shí)踐

宮慶新（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠(chǎng)）

1 能效對(duì)標(biāo)指標(biāo)體系

通過(guò)逐步對(duì)比各自對(duì)標(biāo)采油廠(chǎng)之間的開(kāi)發(fā)方式和油藏特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論在油藏類(lèi)型、深度、孔隙度、滲透率、開(kāi)發(fā)階段、產(chǎn)液含水等方面各廠(chǎng)都比較接近，初步具備對(duì)標(biāo)的可行性；之后，通過(guò)分析確定6項(xiàng)代表機(jī)采井采液能耗水平的指標(biāo)，如表1所示[1]。

1）抽油機(jī)井采液?jiǎn)魏模悍从钞a(chǎn)量和能耗的關(guān)聯(lián)度，是評(píng)價(jià)油田開(kāi)發(fā)一定時(shí)期內(nèi)的能耗水平指標(biāo)，主要影響因素是產(chǎn)液量和消耗功率。

2）抽油機(jī)井系統(tǒng)效率：它是衡量油井工作水平高低的重要參數(shù)。其不僅反映了機(jī)抽井的節(jié)能狀況與經(jīng)濟(jì)效益，也綜合反映了油田的技術(shù)裝備和管理水平，是評(píng)價(jià)機(jī)采井能量利用水平的綜合性指標(biāo)和各項(xiàng)節(jié)能措施效果的依據(jù)，主要影響因素是產(chǎn)液量、沉沒(méi)度和消耗功率。

3）電泵井系統(tǒng)效率：采液?jiǎn)魏姆从钞a(chǎn)量和能耗的關(guān)聯(lián)度，是評(píng)價(jià)油田開(kāi)發(fā)一定時(shí)期內(nèi)的能耗水平指標(biāo)，主要影響因素是產(chǎn)液量和消耗功率。

4）電泵井采液?jiǎn)魏模核婕坝筒靥匦浴⒓夹g(shù)設(shè)備和抽汲參數(shù)，主要影響因素是產(chǎn)液量、沉沒(méi)度和消耗功率。

5）螺桿泵井采液?jiǎn)魏模悍从钞a(chǎn)量和能耗的關(guān)聯(lián)度，是評(píng)價(jià)油田開(kāi)發(fā)一定時(shí)期內(nèi)的能耗水平指標(biāo)，主要影響因素是產(chǎn)液量和消耗功率。

6）螺桿泵井系統(tǒng)效率：它涉及油藏特性、技術(shù)設(shè)備和抽汲參數(shù)，主要影響因素是產(chǎn)液量、沉沒(méi)度和消耗功率。

通過(guò)對(duì)比近3年這6項(xiàng)指標(biāo)的變化情況，優(yōu)選各廠(chǎng)3年最好指標(biāo)作為本次對(duì)標(biāo)體系的標(biāo)桿。為了方便各廠(chǎng)之間指標(biāo)對(duì)比分析，針對(duì)6項(xiàng)指標(biāo)的可能影響因素進(jìn)行分析拆解，詳細(xì)調(diào)研機(jī)采工藝設(shè)備參數(shù)，對(duì)管理節(jié)能措施的數(shù)量及效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，方便各廠(chǎng)與標(biāo)桿廠(chǎng)之間尋找差距，為制定整改措施打下基礎(chǔ)。

機(jī)采系統(tǒng)效率、采液?jiǎn)魏淖鳛闄C(jī)采井單耗定額管理指標(biāo)，原則上以同行業(yè)能耗指標(biāo)最好值為標(biāo)桿，同時(shí)，借鑒歷年指標(biāo)變化趨勢(shì)確定階段性標(biāo)桿值（表1）。通過(guò)對(duì)比，抽油機(jī)井系統(tǒng)效率以大港采油一廠(chǎng)為標(biāo)桿，采液?jiǎn)魏囊源蟾鄄捎臀鍙S(chǎng)為標(biāo)桿；電泵井系統(tǒng)效率以大慶采油六廠(chǎng)為標(biāo)桿，采液?jiǎn)魏囊源蟾鄄捎臀鍙S(chǎng)為標(biāo)桿；螺桿泵井系統(tǒng)效率以大慶采油三廠(chǎng)為標(biāo)桿，采液?jiǎn)魏囊源髴c采油六廠(chǎng)為標(biāo)桿。

2 差距對(duì)比及影響因素分析

2.1 與標(biāo)桿采油廠(chǎng)差距對(duì)比（表2）

1）電動(dòng)機(jī)負(fù)載率較低。采油三廠(chǎng)抽油機(jī)井在用普通電動(dòng)機(jī)902臺(tái)，其中，運(yùn)行時(shí)間超過(guò)10年的有176臺(tái)。電動(dòng)機(jī)負(fù)載率24.36%，電動(dòng)機(jī)負(fù)載率小于20%井有799口，電動(dòng)機(jī)負(fù)載率大于75%井有46口，這些抽油機(jī)配備電動(dòng)機(jī)裝機(jī)功率不合理，功率利用率、系統(tǒng)效率較低。

表1 能效對(duì)標(biāo)標(biāo)桿體系

表2 各油田機(jī)采井對(duì)標(biāo)情況統(tǒng)計(jì)

2）抽汲參數(shù)匹配不合理，油井生產(chǎn)運(yùn)行效率低。采油三廠(chǎng)抽油機(jī)井采用“長(zhǎng)沖程、慢沖速、大泵徑”有利于提高系統(tǒng)效率和泵效，平均沖程3.69 m，與大港油田4.45 m相比，少0.76 m，平均沖速5.11 min-1，與大港油田3.52 min-1相比，快1.59 min-1，造成泵效低4.1個(gè)百分點(diǎn)；同時(shí)，由于大港油田采用組合抽油桿，進(jìn)一步降低了懸點(diǎn)載荷。采油六廠(chǎng)采液?jiǎn)魏暮拖到y(tǒng)效率水平均處于較高水平，但通過(guò)泵型細(xì)分看，采油六廠(chǎng)?57泵型對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)效率偏低，采液?jiǎn)魏钠?，主要?57泵型比大港2個(gè)采油廠(chǎng)系統(tǒng)效率要低。

3）螺桿泵井系統(tǒng)效率偏低。采油六廠(chǎng)螺桿泵井單耗要低，但系統(tǒng)效率比三廠(chǎng)低0.65個(gè)百分點(diǎn)。針對(duì)系統(tǒng)效率影響因素看，除去產(chǎn)量水平影響外，主要有兩個(gè)因素：受高液面影響，采油六廠(chǎng)螺桿泵井平均動(dòng)液面408 m，比三廠(chǎng)高32 m；從轉(zhuǎn)速看，采油六廠(chǎng)螺桿泵的平均轉(zhuǎn)速比三廠(chǎng)低6.4 r/min。由此說(shuō)明，螺桿泵井通過(guò)上產(chǎn)進(jìn)一步調(diào)控產(chǎn)能水平還具有較大提高系統(tǒng)效率的潛力。

4）電泵井單井日耗電偏高。采油六廠(chǎng)電泵井單耗要低于大港采油一廠(chǎng)，但比大慶采油三廠(chǎng)要高。通過(guò)電泵井生產(chǎn)水平與設(shè)備參數(shù)看，采油六廠(chǎng)電泵井產(chǎn)量水平比采油三廠(chǎng)要高出56 t/d；受高產(chǎn)能影響，采油六廠(chǎng)電泵井配備的電泵泵型大，電動(dòng)機(jī)額定功率大，電動(dòng)機(jī)損耗要高，平均電動(dòng)機(jī)額定功率51.77 kW，相比采油三廠(chǎng)35.73 kW要高16 kW。綜上所述，電泵井采液?jiǎn)魏妮^高，大港采油一廠(chǎng)的電泵井水平也反映了受產(chǎn)能影響而導(dǎo)致能耗偏高的實(shí)際情況[2]

2.2 產(chǎn)液量影響因素

抽油機(jī)井系統(tǒng)效率隨產(chǎn)液量的增加而不斷上升，當(dāng)產(chǎn)液量小于10 t/d時(shí)，系統(tǒng)效率低于7%，主要是低產(chǎn)液井供液不足和泵效降低原因所致；當(dāng)產(chǎn)液量大于40 t/d時(shí)，系統(tǒng)效率處于較高水平（大于30%），其后增加幅度逐漸放緩，油井產(chǎn)液量每增加10 t/d，系統(tǒng)效率提高1.5個(gè)百分點(diǎn)。

采油三廠(chǎng)系統(tǒng)效率小于20%的井有253口，這部分井產(chǎn)液量小于20 t/d，是節(jié)能挖潛的重點(diǎn)。根據(jù)產(chǎn)液量高低優(yōu)化舉升方式，主要采取間抽、更換節(jié)能抽油機(jī)等節(jié)能措施[3]。

2.3 沉沒(méi)度影響因素

抽油機(jī)井系統(tǒng)效率隨舉升高度的增加而增加，即隨沉沒(méi)度的減小系統(tǒng)效率不斷增大。當(dāng)沉沒(méi)度達(dá)到一定值時(shí)，系統(tǒng)效率趨于平緩；當(dāng)沉沒(méi)度過(guò)低時(shí)，由于主要是氣影響增加，泵效降低、產(chǎn)液量下降，導(dǎo)致系統(tǒng)效率下降。因此，油井應(yīng)保持合理沉沒(méi)度，對(duì)于大慶采油三廠(chǎng)特高含水階段，抽油機(jī)井合理沉沒(méi)度為150～450 m。

采油三廠(chǎng)抽油機(jī)井54.7%處于合理運(yùn)行狀態(tài)。針對(duì)沉沒(méi)度偏高和偏低井，合理優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，采取優(yōu)化設(shè)計(jì)、下調(diào)參等節(jié)能措施。

2.4 消耗功率影響因素

隨著消耗功率的增加，系統(tǒng)效率略有上升，但變化并不明顯，且大部分井處于相對(duì)合理范圍。其中消耗功率過(guò)?。ㄐ∮? kW）的28口井，主要是三低井（即沉沒(méi)度低、泵效低、產(chǎn)液量低）導(dǎo)致系統(tǒng)效率也較低；而消耗功率高（大于19 kW）的86口井產(chǎn)液量也較高，裝機(jī)功率偏大，導(dǎo)致系統(tǒng)效率下降。對(duì)于這部分井主要采取機(jī)型、電動(dòng)機(jī)合理匹配和設(shè)備節(jié)能改造等措施[4]。

3 措施及效果

3.1 管理節(jié)能

大慶采油三廠(chǎng)：

根據(jù)高能耗低效率油井存在的主要問(wèn)題分析，節(jié)能潛力表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是采取管理措施，進(jìn)一步挖掘原有系統(tǒng)節(jié)能潛力，優(yōu)化匹配運(yùn)行參數(shù)，強(qiáng)化生產(chǎn)運(yùn)行管理，年采取節(jié)能管理措施7815井次，年節(jié)電545.1×104kWh；二是采取技術(shù)措施，提高舉升設(shè)備利用率，降低運(yùn)行載荷及電量消耗，計(jì)劃實(shí)施1720臺(tái)次節(jié)能技術(shù)措施，年節(jié)電2 378.0×104kWh。

大慶采油六廠(chǎng)：

1）結(jié)合檢泵對(duì)抽油機(jī)井進(jìn)行整體參數(shù)優(yōu)化，通過(guò)對(duì)機(jī)、桿、泵、沖程、沖速等抽汲參數(shù)的優(yōu)化組合，可以有效提高運(yùn)行工況，降低電能消耗，提高抽油機(jī)井的整體運(yùn)行效率。計(jì)劃實(shí)施抽油機(jī)井整體優(yōu)化等措施200口井。

2）電泵井通過(guò)開(kāi)展優(yōu)化設(shè)計(jì)，減級(jí)降低裝機(jī)功率，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。年優(yōu)化設(shè)計(jì)30口，達(dá)到年節(jié)電78.7×104kWh的目標(biāo)。

3）螺桿泵井調(diào)小參。根據(jù)合理沉沒(méi)度研究確定了機(jī)采井能耗節(jié)點(diǎn)新標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)部分供液不足井實(shí)施調(diào)小參，年實(shí)施30口，達(dá)到年節(jié)電15.3×104kWh的目標(biāo)。

3.2 技改節(jié)能（表3）

大慶采油三廠(chǎng)：

通過(guò)對(duì)大慶采油三廠(chǎng)機(jī)采系統(tǒng)分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，為了提高舉升設(shè)備利用率，降低運(yùn)行載荷及電量消耗，2014、2015年在采取綜合節(jié)能措施的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)節(jié)能精細(xì)化管理，加大高效節(jié)能技術(shù)應(yīng)用力度，規(guī)劃實(shí)施20項(xiàng)1140臺(tái)套節(jié)能技術(shù)措施來(lái)保證對(duì)標(biāo)目標(biāo)的完成，年節(jié)電1 642.2×104kWh。

表3 大慶采油三廠(chǎng)2016年節(jié)能技術(shù)措施

大慶采油六廠(chǎng)：

1）更換抽油機(jī)節(jié)能電動(dòng)機(jī)，可以使電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)處于0.85以上的較高水平。計(jì)劃實(shí)施伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)70口井，實(shí)施后平均單井有功功率下降1.40 kW，單井年節(jié)電1.23×104kWh。應(yīng)用超越離合器，通過(guò)抑制電動(dòng)機(jī)發(fā)電，提高電動(dòng)機(jī)和皮帶的傳動(dòng)效率，可達(dá)到節(jié)能和增產(chǎn)目的。計(jì)劃實(shí)施超越離合器100口井，實(shí)施后平均單井有功功率下降1.23 kW，單井年節(jié)電1.08×104kWh[5]。

2）應(yīng)用電泵自動(dòng)補(bǔ)償控制柜。線(xiàn)路損耗中的無(wú)功電流卻可以通過(guò)一定的方法，使其降低到最低程度，從而使傳輸回路上的線(xiàn)損只剩下有功電流的線(xiàn)路損耗。自動(dòng)補(bǔ)償就是根據(jù)這一基本原理研制的。2016年安裝10臺(tái)，年節(jié)電23.4×104kWh。

3）應(yīng)用雙轉(zhuǎn)螺桿泵?；诼輻U泵采油技術(shù)的明顯節(jié)能優(yōu)勢(shì)，實(shí)施抽油機(jī)井、電泵井轉(zhuǎn)螺桿泵井措施，2016年計(jì)劃實(shí)施15口，年節(jié)電86.5×104kWh。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)，可計(jì)算的六項(xiàng)能耗指標(biāo)可有效反應(yīng)采油工程系統(tǒng)的電量和氣量等能耗。從表4可以看出，采油三廠(chǎng)、采油六廠(chǎng)在機(jī)采井單耗和機(jī)采井系統(tǒng)效率指標(biāo)控制上結(jié)合管理提升和技術(shù)應(yīng)用后，相比措施前的2016年均有所提升。

表4 機(jī)采井對(duì)標(biāo)效果統(tǒng)計(jì)

4 認(rèn)識(shí)及建議

科學(xué)分解指標(biāo)。針對(duì)技術(shù)指標(biāo)受油層條件、開(kāi)發(fā)方式影響較大，存在波動(dòng)性的特點(diǎn)，確定了以縱向?qū)?biāo)為主的思路，指標(biāo)制定既切實(shí)查找和解決管理問(wèn)題，又客觀(guān)分析能耗變化趨勢(shì)。

針對(duì)抽油機(jī)井能耗節(jié)點(diǎn)多、涉及專(zhuān)業(yè)面廣、各節(jié)點(diǎn)效率不易量化的問(wèn)題，確定了影響系統(tǒng)效率指標(biāo)敏感參數(shù)，并根據(jù)標(biāo)桿井的統(tǒng)計(jì)情況給出參考值，簡(jiǎn)化了分析流程，便于基層分析和掌握。

開(kāi)展低效井治理。堅(jiān)持“低-高效井”對(duì)標(biāo)方法，將低效井原因初步歸類(lèi)，根據(jù)不同問(wèn)題優(yōu)化管理和技術(shù)措施。

開(kāi)展群眾性總結(jié)交流活動(dòng)?？偨Y(jié)、交流、分享能效對(duì)標(biāo)階段成果，完善對(duì)標(biāo)實(shí)踐庫(kù)，規(guī)范了抽油機(jī)盤(pán)根松緊標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用力矩扳手定量操作；推廣調(diào)心盤(pán)根盒，降低盤(pán)根盒與抽油桿之間的摩擦力；實(shí)施機(jī)采井節(jié)能巡檢掛牌，明晰各能耗點(diǎn)情況，提升機(jī)采節(jié)能管理水平。

有針對(duì)性地制定改進(jìn)措施，把握經(jīng)濟(jì)性、可行性原則，即改進(jìn)措施要做到簡(jiǎn)便易行，小投入、大產(chǎn)出，投資回收期盡可能短。通過(guò)綜合分析改進(jìn)措施的節(jié)能效果，最終確定本單位的分階段對(duì)標(biāo)指標(biāo)提高目標(biāo)值[6]。