辜正東（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

通過節(jié)點分析和綜合調(diào)整全面降低抽油機井能耗水平

辜正東（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

目前很多油田以抽油機采油為主，并且機采耗電在油田耗電中所占的比例超過 40%，耗電量比較大，同時抽油機是一種比較特殊的耗能設備，受各種因素影響比較多，系統(tǒng)效率一直不是很高，節(jié)能潛力也比較大。通過對抽油機井采油的全過程進行綜合分析，總結出一套節(jié)點分析的方法，通過運用節(jié)電分析法，降低了機采井能耗，對機采節(jié)能工作具有指導意義。

抽油機井 耗電 機采節(jié)能 節(jié)點分析法

目前油田主要以抽油機采油為主，機采系統(tǒng)耗電在油田耗電中所占比例超過40%。受各種因素影響，機采系統(tǒng)效率偏低，提高抽油機系統(tǒng)效率已經(jīng)成為油田節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益的重要途徑。在實際工作中，通過對抽油井采油全過程進行綜合分析，運用節(jié)能分析法，降低機采系統(tǒng)能耗，取得良好的節(jié)能效果。

1 摸索節(jié)點分析法，探尋降低機采井能耗的途徑

1.1系統(tǒng)分解，確定影響機采能耗的關鍵點

圖1 抽油機井系統(tǒng)效率分析

通過對抽油機井采油全過程的分析，見圖1。我們把影響機采能耗的因素分成產(chǎn)液、壓力資料（回壓和流壓）、生產(chǎn)參數(shù)匹配情況、抽油機設備匹配情況、電動機匹配及類型、配電情況、變壓器、抽 油 機 設 備 調(diào) 整 情 況 等 8 個 節(jié) 點 進 行 系 統(tǒng) 分 析[1]，針對部分節(jié)點，我們通過現(xiàn)場實驗的方式，摸清規(guī)律、找準合理范圍，為以后的機采井節(jié)能措施提供依據(jù)。

1.2定量分析，明確參數(shù)改變對機采能耗的影響

抽油機井運行參數(shù)的動態(tài)變化，必然會引起其能耗的變化，為明確動態(tài)變化與能耗變化的規(guī)律，我們針對生產(chǎn)中常見的生產(chǎn)參數(shù)變化、舉升高度變化、盤根松緊度變化等情況對抽油機井能耗的影響，開展了專題研究。

1.2.1 生產(chǎn)參數(shù)變化對抽油機井能耗的影響

為弄清參數(shù)變化和電量變化的關系，選取了不同產(chǎn)液級別的24口井，對調(diào)參前后的耗電量進行了核實測試。通過數(shù)據(jù)分析，11口調(diào)大參數(shù)的油井 ，理論排量總體上升 254.8m3/d，上升 39.7%，消耗功 率 增 加 42.6kW ， 增 加 80.1% ， 日 耗 電 量 增 加1022.4kWh。理論 排量 平均 每增加 1m3/d， 則日 耗電增加 4.01kWh。同理，13 口調(diào)小參數(shù)的油井，理論排量總體下降 104.1m3/d，消耗功率降低 18.7kW，日 耗 電 減 少 448.8kWh， 平 均 每 降 低 1m3/d 的 理 論排量，則日節(jié) 電 4.31kWh。由 于參 數(shù)變化過程可逆，所以綜合分析看，排量每上升 （或下降）1m3/d，則每天耗電上升 （或下降）4.10kWh，見表1。

1.2.2 舉升高度變化對抽油機井能耗的影響

為了弄清抽油機井舉升高度與耗電量的關系，在正常連續(xù)生產(chǎn)且參數(shù)不變的情況下，通過向油套環(huán)形空間內(nèi)灌水，改變油井的動液面，也就是改變油井的舉升高度，測量油井在不同舉升高度下的能耗變化。通過現(xiàn)場實際錄取，我們得出了以下數(shù)據(jù)，見表2。

表1 調(diào)參耗電數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

表2 試驗數(shù)據(jù)匯總表

從表2可以看出，油井的耗電量隨舉升高度的增加而增加。例如B井，油井的舉升高度由319.6m逐步增加到 686.2m，其消耗功率也隨之由4.013kW 上升到 5.417kW，見圖2。

圖2 舉升高度與消耗功率關系曲線

我們通過對各個錄取數(shù)據(jù)點的電量進行對比，可以得到各點間舉升高度每增加 100m，能耗平均增加 12.69%，見表3。

表3 各試驗點間百米能耗增加百分數(shù)統(tǒng)計

1.2.3 抽油機盤根松緊度對抽油機井能耗的影響

為了弄清抽油機盤根松緊度對抽油機井能耗的影響，我們對不同松緊度抽油機井的能耗情況進行了對比試驗，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，盤根活動范圍在2圈左右。試驗結果表明：隨著盤根松緊度的增加，油井的 有 功 功 率 逐步增加 ， 增 加 幅 度 在 0.15～1.0kW 之間。我們認為盤根松緊要適宜，緊到緊不動然后回一圈半比較合適，見表4。

表4 盤根松緊度調(diào)整前后對比

2 運用節(jié)點分析法，降低機采井能耗

2.1具體分析，探尋降低機采井能耗的方法

我們以J井的分析過程為例，說明節(jié)點分析方法的具體應用情況及其效果。

2.1.1 優(yōu)化管網(wǎng)，生產(chǎn)能耗初步下降

該井所屬的計量間至中轉站的管線為架空管線，該管線全程共計有直角彎 64處，計量間匯管壓 力 高 ， 達 到 0.6MPa， 比 其 他 計 量 間 高 0.3MPa，可見回壓高的根源是站間管線，為了降低井口回壓，必須從站間管線改造入手。2007年，由于該管線腐蝕嚴重，計劃對其進行改造，為了降低匯管壓力，我們與設計部門結合，把原來的架空管線改為埋地，減少了彎角。改造后，計量間匯管壓力由原來的 0.6MPa 下降到 0.3MPa，J井的井口回壓由原來的 1.1MPa 下降到 0.5MPa，前后對比，消耗功率下 降 0.423kW， 年 節(jié)電 3705.48kWh，同 時產(chǎn)液 上升，噸液耗電下降，達到節(jié)能的目的。

2.1.2 應用系統(tǒng)優(yōu)化軟件合理匹配生產(chǎn)參數(shù)，生產(chǎn)能耗大幅度下降

利用檢泵時機，對該井用系統(tǒng)優(yōu)化軟件優(yōu)化，我們以不影響產(chǎn)量同時能耗最低為原則，經(jīng)過優(yōu)化，優(yōu)選換大一級泵徑，調(diào)小地面沖速的方案。換大泵徑后，及時調(diào)小沖速，確保合理運行。通過優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)，該井消耗功率下降 1.162kW，年節(jié)電10179.12kWh。

2.1.3 運用節(jié)能設備，取得比較好的節(jié)能效果

通過優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)等措施，該井取得了很好的節(jié)能效果，系統(tǒng)效率也上升到 21.41%，已經(jīng)處在比較合理的范圍內(nèi)。分析該井的拖動設備發(fā)現(xiàn)，電動機利用率為 19.02%，利用率不高，同時功率因數(shù)0.355，低 于 本單位 平均 0.462，該井 還有更 換 電動機實現(xiàn)節(jié)能的潛力。我們把該井的普通Y系列電動機更換為高轉差電動機，更換后，節(jié)電率 5.03%，年可節(jié)電 3101.04kWh。

2.2開展能耗大調(diào)查工作，全面分析機采能耗狀況

結合能耗設備大調(diào)查工作，共計調(diào)查 1065口井，其中電泵井 29口，螺桿泵井 39口，抽油機井997 口。抽油機井系統(tǒng)效率完成測試 813 口井，有207 口井由于關井、待作業(yè)和高壓電動機等原因沒有測試；其中合格數(shù)據(jù)765條。

對系統(tǒng)效率合格的 765 口抽油機井進行分析，其中系統(tǒng)效率 10%～20%之間的井有 199 口，低于10%的井有 94 口井，分別對這 293 口井進行分析，制訂改造措施。

3 采取節(jié)能措施，降低機采井能耗

3.1采取的節(jié)能措施

針對以上分析結果，我們積極采取節(jié)能措施，爭取最大的節(jié)能效果。

3.1.1 技術措施

1）應用高效節(jié)能電動機。利用更換電動機時機，更換永磁電動機 2臺，實施后，1—5月累計節(jié)電 0.57× 104kWh， 預計年節(jié) 電 1.25×104kWh。

2）推廣應用節(jié)能控制箱。對功率因數(shù)低、損壞比較嚴重的8口井，推廣應用具有無功補償功能的 節(jié) 能 配 電 箱 ， 實 施 后 ， 1—3 月 累 計 節(jié) 電 0.67× 104kWh，預計年節(jié)電 3.51×104kWh。

3）換小機型。2008 年，我預計換小機型 6 口井，1—5月份，已經(jīng)更換 5口井，到目前為止節(jié)電0.28×104kWh，預計年節(jié)電 2.13×104kWh。

3.1.2 管理措施

1）超計劃完成調(diào)小參數(shù)工作量。1-5 月份計劃抽油機井下調(diào)參 34 口，實際完成調(diào)小參數(shù) 34 口井，調(diào)參 前 后 對比， 平 均 日 產(chǎn)液由 29.8t下 降到25.6t，下降 4.2t；平 均日產(chǎn)油量由 2.4t下降到 2.0t，下降 0.4t；理論排量下降了 652.8，累計節(jié)電 11.3× 104kWh，預計年節(jié)電 45.42×104kWh。

2）擴大了間抽井規(guī)模。從 2 月份開始，挑選產(chǎn)液低、含水較高、泵效比較低的86口實行間抽生產(chǎn)制度。實行間抽后，這 86口每月單井少生產(chǎn)15d， 已 累 計 節(jié)電 23.34× 104kWh，全 年 預 計 累 計節(jié)電 97.37×104kWh。由于產(chǎn)量因素，5 月份調(diào)整了間抽井數(shù)量，于月初、月末分別實施間抽40和41口井，目前實施間抽井81口。

3）合理匹配生產(chǎn)參數(shù)。2008 年，計劃合理匹配生產(chǎn)參數(shù) 21 口井，已實施 14 口。調(diào)整前后對比 ， 日 產(chǎn)液由 296t上 升 到 302.9t， 上 升 6.9t； 日 產(chǎn)油 量 由 28.4t下 降 到 27.7t， 下 降 0.7t； 理 論 排 量 下降 了 59.55m3/d， 1— 5 月 累 計 節(jié) 電 0.79 × 104kWh，預計年節(jié)電 3.45×104kWh。

3.2取得的節(jié)能效果

與年初對比，由 1月份的 7.90kWh/t下降到了目前的 5.79kWh/t，下降了 2.11kWh/t；與 去年同期對比，在新投產(chǎn)64口油井，增加機采耗電106.77×104kWh的前提下，機采耗電量由2007年的 4719.9641×104kWh下 降 到 今 年 的 4589.9582 × 104kWh， 少 耗 電130.0059 × 104kWh； 產(chǎn) 液 由 693.2105× 104t上 升到 今 年 的 710.4251 × 104t， 產(chǎn) 液 量 上 升 了 17.205 4 × 104t， 單 耗 由 6.81kWh/t下 降 到 6.46kWh/t， 下降了 0.35kWh/t。

4 結論

1）機采耗電過程由很多相互關聯(lián)的點組成，它們相互獨立用相互聯(lián)系，每個點的改變都可能引起機采耗電量的改變.

2）機采節(jié)能是一個系統(tǒng)的工程，應用節(jié)點分析方法后，我們改變了以往的只注重主要矛盾的做法，對次要矛盾也采取改進方法，提高節(jié)能效果。

3）通過對J井的改造過程可以看出，不僅高能耗井通過改造可以取得節(jié)能效果，即使能耗條件比較好的井，通過改造也可以取得一定的節(jié)能效果。

[1]關成堯,檀朝東,余金澤,等.大港油田抽油機井典型示功圖分析[J].中國石油和化工,2007(22):57-62.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.005.018

2012-09-24）

辜正東，2007 年畢業(yè)于東北石油大學 （石油工程專業(yè)），從事油田生產(chǎn)管理工作，地址：黑龍江省大慶油田有限責任公司第五采油廠，163513。