張廣遠(yuǎn)（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

抽油機井精細(xì)節(jié)能管理法試驗

張廣遠(yuǎn)（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

為了深入挖掘抽油機井節(jié)能潛力，降低生產(chǎn)成本。創(chuàng)新構(gòu)建了以“精管為主、調(diào)換為輔”的精細(xì)節(jié)能管理模式，通過實施抽油機井“五節(jié)點”操作法，并配合做好調(diào)換、間抽等節(jié)能措施，達(dá)到抽油機井節(jié)能目的。同時選取了某采油隊進行了精細(xì)節(jié)能管理的現(xiàn)場試驗，使某采油隊全年累計節(jié)電47.31×104kWh，節(jié)約生產(chǎn)成本30.14萬元，取得了顯著的效果。

精細(xì)節(jié)能；抽油機井；“五節(jié)點”

隨著大慶油田進入高含水期，油田開發(fā)成本不斷加大，企業(yè)利潤空間大幅壓縮。對此，某廠積極探索降低生產(chǎn)成本新方法，深入挖掘節(jié)能潛力，創(chuàng)新在主力生產(chǎn)單元抽油機井上實施精細(xì)節(jié)能管理法，以管理手段、技術(shù)措施相結(jié)合的方式，取代傳統(tǒng)以“換”為主的節(jié)能工作思路，把抽油機井精細(xì)節(jié)能“五節(jié)點”作為挖潛主要手段。通過試驗，最終實現(xiàn)節(jié)能節(jié)電、降低成本的目標(biāo)。

1 深化“五節(jié)點”操作法

抽油機井系統(tǒng)可分為動力、主機、井口和井筒4個能耗區(qū)，共10個能耗節(jié)點。通過節(jié)點分析，有5個節(jié)點[1]具有深化節(jié)能的潛力，包括泵深、回壓、盤根、皮帶和平衡，并對每個節(jié)點進行分析，制定具體的節(jié)能對策。抽油機井“五節(jié)點”精細(xì)節(jié)能具體操作方法[2]包括：合理優(yōu)化調(diào)管柱、強化沖洗降回壓、扭矩量化調(diào)盤根、松緊定壓調(diào)皮帶及消除負(fù)功調(diào)平衡。

1.1 合理優(yōu)化調(diào)管柱

按照“高含水高流壓、低含水低流壓”的開發(fā)調(diào)整思路，部分高含水井流壓較高，但泵掛較深，增加舉升負(fù)荷，造成電能浪費，在保證產(chǎn)量的前提下，合理上提泵掛降低舉升能耗。對流壓大于5MPa、含水大于97%的2口井上提泵掛（表1），降低舉升能耗，全年累計節(jié)電0.65×104kWh。

表1 上提泵掛實施數(shù)據(jù)

1.2 強化沖洗降回壓

隨著回壓的升高，抽油機懸點負(fù)荷增加，電量增加。不同泵徑、不同沖速的抽油機井回壓升高對能耗的影響幅度不同。研究表明，回壓每升高0.1MPa，耗電量增加約0.75%。在環(huán)井中，頭井回壓升高，后續(xù)井回壓也會相應(yīng)升高，整環(huán)機采電量增加較多，因此降低環(huán)井的回壓節(jié)電效果更好。某采油隊共有3個環(huán)7口井和5口單井回壓上升較快，處理不及時容易造成管線堵塞，且增加機采耗電。因此加密回壓的錄取，加大干線定期沖洗力度，確保回壓在合理的范圍內(nèi)運行，單井平均日節(jié)電2kWh，全年累計節(jié)電0.57×104kWh。

1.3 扭矩量化調(diào)盤根

現(xiàn)場測試表明，盤根旋至最緊與盤根微滲，兩種狀態(tài)對比，瞬時有功功率相差0.853kW，節(jié)電潛力較大。由于缺少盤根旋緊程度的判定工具，工人為了保證盤根不漏，減少維護工作量，一般會將盤根旋得很緊，導(dǎo)致耗電量上升。近幾年，盤根松緊度調(diào)整工具從最初的便攜式扭矩扳手發(fā)展到現(xiàn)在的“兩防”扭矩手柄，焊接到盤根盒蓋上，使用操作更方便。目前某廠已推廣805口井，實現(xiàn)了盤根松緊度量化調(diào)整。通過摸索，盤根合理的扭矩值為40～60Nm，正常維護周期4～5天，單井平均日節(jié)電2.3kWh以上。某采油隊150口抽油機井已全部安裝，全年累計節(jié)電2.32×104kWh。

1.4 松緊定壓調(diào)皮帶

抽油機皮帶過松或過緊，都會造成有功功率增大，能耗上升。目前，皮帶松緊度采用按壓兩指法和扭轉(zhuǎn)90°法來判定，沒有相應(yīng)的量化工具和客觀標(biāo)準(zhǔn)。某廠采用發(fā)明的皮帶松緊度壓測儀和皮帶松緊度扭測儀，從最緊到最松狀態(tài)測試皮帶松緊度與能耗關(guān)系，摸索最佳松緊度范圍，總結(jié)出皮帶松緊度測量與配套調(diào)整方法。根據(jù)測試：十型機合理皮帶松緊度15～20kgf，六型機合理皮帶松緊度10～15kgf，同時為了配合皮帶松緊度調(diào)整，需要配套安裝可移動式電動機底座。某采油隊目前試驗應(yīng)用皮帶松緊度壓測儀5套并應(yīng)用70口井，松緊度扭測儀5套并應(yīng)用80口井，全部抽油機井均安裝可移動式電動機底座，全年累計節(jié)電8.64×104kWh。

1.5 消除負(fù)功調(diào)平衡

電流平衡比是下沖程與上沖程電流峰值的比值，不能反映電動機運行過程中做功的情況，不能發(fā)現(xiàn)電動機做負(fù)功。功率平衡是根據(jù)功率曲線判斷設(shè)備運行工況[3]，指導(dǎo)平衡調(diào)整，能夠直觀顯示電動機做負(fù)功，以便及時進行調(diào)整，消除負(fù)功。對5口電流不平衡的井進行功率法調(diào)平衡，先按照電流法調(diào)整至平衡比為1，測試前后消耗功率及負(fù)功含量，然后再采用功率法調(diào)平衡，以均方根功率最小為調(diào)整目標(biāo)，并測試消耗功率及負(fù)功含量，對比不同狀態(tài)下的有功節(jié)電率。全年對某采油隊150口抽油機井進行功率法平衡測試，共調(diào)整35口井，全年累計節(jié)電6.72×104kWh。

2 優(yōu)化節(jié)能措施

1）更換非節(jié)能設(shè)備。現(xiàn)有節(jié)能電動機202臺，節(jié)能控制箱207臺，節(jié)能變壓器182臺，對非節(jié)能電動機11臺、非節(jié)能控制柜6臺、非節(jié)能變壓器5臺全部進行更換，全年累計節(jié)電4.12×104kWh。

2）電動機對調(diào)。綜合考慮電動機的合理匹配和耗電量的動態(tài)變化，對電動機功率利用率大于50%和低于30%的3對電動機進行對調(diào)，全年累計節(jié)電0.31×104kWh。

3）更換機型。按照“合理匹配，優(yōu)化運行”的原則[4]，統(tǒng)計抽油機井載荷利用率，對載荷利用率大于90%和低于40%的3對抽油機進行對調(diào)，調(diào)整后載荷利用率處于50%～80%。同時，換小機型3口井，換小機型后預(yù)計單井日節(jié)電18kWh，累計節(jié)電1.94×104kWh。

4）調(diào)小參數(shù)。加強油井動態(tài)分析，進一步優(yōu)化地面運行參數(shù)。對沉沒度低于50m、地面有調(diào)參余地的15口井調(diào)小參數(shù)，采用加密輪進行沖速精細(xì)調(diào)整，在3月調(diào)整5口，4月調(diào)整10口。產(chǎn)液量低于30t/d下調(diào)1次/min，高于30t/d下調(diào)0.5次/min。平均消耗功率下降0.67kW，全年累計節(jié)電量共5.78×104kWh。

5）換小泵。利用檢泵時機，認(rèn)真優(yōu)化方案設(shè)計，對泵徑偏大的4口井換小泵徑（表2），全年節(jié)電量2.03×104kWh。

表2 換小泵計劃

6）間抽。通過合理匹配產(chǎn)液量與沉沒度關(guān)系，從而進一步優(yōu)化間抽計劃。按照以往間抽經(jīng)驗并結(jié)合現(xiàn)場實際，規(guī)定日產(chǎn)液量小于或等于10t，合理沉沒度150m；日產(chǎn)液量大于10t、小于20t，合理沉沒度200m；日產(chǎn)液量大于或等于20t，合理沉沒度250m。最終確定對產(chǎn)液小于30t/d、沉沒度小于80m的35口井實施間抽，間抽周期1天，全年累計節(jié)電14.23×104kWh。

3 結(jié)論

2016年實施440口機采井，節(jié)電47.31×104kWh。其中，“五節(jié)點”節(jié)能349井次、節(jié)電18.9×104kWh；更換節(jié)能設(shè)備28井次、節(jié)電4.43×104kWh；更換機型9井次、節(jié)電1.94×104kWh；調(diào)整抽汲參數(shù)19井次、節(jié)電7.81×104kWh；間抽35井次、節(jié)電14.23×104kWh。共節(jié)約成本30.14萬元，機采單耗控制在7.5kWh/t以下，折算當(dāng)年投入費用14.88萬元，投入產(chǎn)出比為1∶2.03。

[1]趙倩倩.加強抽油機“四個節(jié)點”管理質(zhì)量[J].石油石化節(jié)能，2016（12）：54-58.

[2]田連雨.抽油機井日常管理能耗節(jié)點標(biāo)準(zhǔn)的確定[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2014，30（6）：28-31.

[3]趙鵬飛.油田抽油機節(jié)能方式綜述及解決方案[J].科技資訊，2007，10（6）：96-97.

[4]唐淑艷.機采系統(tǒng)節(jié)能挖潛理論研究及應(yīng)用探討[J].石油石化節(jié)能，2013（3）：7-9.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.09.011

張廣遠(yuǎn)，工程師，2007年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院（石油工程專業(yè)），從事油田生產(chǎn)管理工作，E-mail：zhguangyuan@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市紅崗區(qū)第五采油廠機關(guān)油田管理部，163513。

2017-05-12

（編輯沙力妮）