東莊油田綜合節(jié)能技術(shù)的研究與應(yīng)用

【摘要】東莊油田具有含蠟高（46%）、凝固點高（52℃）、產(chǎn)能規(guī)模小的特征，生產(chǎn)過程中易結(jié)蠟和凝固，井筒舉升和管道集輸難度大。為保證油井正常生產(chǎn)，采用單井拉油生產(chǎn)方式，輔助大罐電加熱、地面電伴熱技術(shù)工藝，單井用電負(fù)荷達(dá)到160kw。為實現(xiàn)油井的經(jīng)濟(jì)、高效、低能耗運(yùn)行，根據(jù)油井不同產(chǎn)狀，開展了地面節(jié)能技術(shù)的研究與應(yīng)用，從而達(dá)到降低東莊油田單井用電單耗，不斷降低電力消耗的目的。

【關(guān)鍵詞】能耗 成本 優(yōu)化 節(jié)能

東莊項目部通過對存在問題的不斷摸索、分析并加以實踐對存在的高能耗弊端進(jìn)行優(yōu)化，取得了很好的效果。

1 東莊油田生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀

東莊油田產(chǎn)能規(guī)模小，距離魏崗主力油田較遠(yuǎn)，原油凝固點高，目前油井全部采用單井拉油方式生產(chǎn)。

為解決高凝原油拉油加熱問題，設(shè)計采用了電加熱方式，單井配置40m3集油大罐，內(nèi)置30kw電加熱器，地面管線采用電伴熱帶加熱，巖棉保溫。

2 東莊油田地面節(jié)能技術(shù)研究內(nèi)容

2.1 低能油井優(yōu)化間開技術(shù)研究

（1）液面恢復(fù)法。通過連續(xù)監(jiān)測液面恢復(fù)，確定油井的供液能力，根據(jù)井下供液狀況確定油井的停抽時段。在油井正常生產(chǎn)情況下停抽，由于油井續(xù)流[1]現(xiàn)象的存在，地層內(nèi)的液體繼續(xù)流入井筒，使油井環(huán)形空間的持續(xù)液面上升，直到地層壓力和井底壓力達(dá)到平衡。

（2）功圖法。由于東莊油田低能油井液面深，液面測試準(zhǔn)確度低，測試?yán)щy，而示功圖測試結(jié)果直觀，操作方便，通過定時連續(xù)監(jiān)測抽油井示功圖，根據(jù)示功圖變化情況確定間開時間。

2.2 大罐電加熱優(yōu)化技術(shù)研究

2.2.1 油水分離加熱

水的比熱容為4.2*103J/kg.℃，原油的比熱容大約2.2*103J/kg.℃，水的比熱容大約是原油的2倍。高含水油井產(chǎn)出液在大罐內(nèi)經(jīng)過重力分離，大罐底部為水，上部為油，底水不需要加熱就可以裝車?yán)\(yùn)，經(jīng)過油水分離后再加熱，可以大大減少原油加熱能耗。油井產(chǎn)出液經(jīng)過大罐的重力分離后，含水一般在30%-60%，影響沉降脫水效果的主要因素是油井產(chǎn)液量。大罐容積一定（40m3），油井產(chǎn)液量的大小決定產(chǎn)出液在大罐停留時間，即沉降時間。影響沉降脫水效果的因素還有原油含水和溫度，含水率的增大使得游離水量增加，有利于沉降脫水；溫度對乳化原油穩(wěn)定性有很大的影響，隨著溫度的升高，乳化原油穩(wěn)定性下降，有利于原油脫水；但升溫也使原油伴生氣分離，增加油氣的損耗。

2.2.2 定量、定溫法

（1）定量。大罐底面積為： 6m*3m=18m2從本質(zhì)安全考慮，大罐放油口設(shè)計位置高于電加熱器上頂高度，保證了電加熱器始終浸沒在液體中，確保電加熱器不會干燒。定產(chǎn)液量，定拉運(yùn)量，定加熱高度。產(chǎn)液量小于8m3/天的從下放油口放油，安排罐車?yán)\(yùn)能力等于罐存量，同時為保證電加熱器運(yùn)行安全，開啟電加熱器時大罐空高不得大于1.6m，確保電加熱器不會干燒。

（2）定溫。水的比熱容為4.2*103J/ kg.℃，原油的比熱容大約2.2*103J/kg.℃。根據(jù)比熱容的定義，原油含水率越大比熱容越大，溫降速度越小。溫度下降速度與溫差成正比關(guān)系，溫差越大，溫降速度越大，冬季比夏季大。溫降損失與熱傳遞發(fā)生的時間有關(guān)，時間越長熱量損失越多。利用倒推法確定大罐加熱溫度。東莊油田原油凝固點52℃，罐車?yán)\(yùn)到收油站卸車溫度保證在55℃以上，平均拉運(yùn)距離17.5km，冬季平均溫降9℃，夏季平均溫降6℃。由于路途遠(yuǎn)，路況差，不確定因素多，拉運(yùn)距離從13km-25km，根據(jù)拉運(yùn)距離增加5-10%盈余量。冬季加熱溫度應(yīng)設(shè)定在70℃，夏季加熱溫度應(yīng)設(shè)定在66℃。通過現(xiàn)場對大罐電加熱溫控顯示溫度與大罐內(nèi)部實際的平均溫度差值調(diào)查，對錄取溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析對比后得出大罐電加熱溫控溫度設(shè)定系數(shù)。

3 東莊油田地面節(jié)能技術(shù)應(yīng)用情況

3.1 低能油井優(yōu)化間開技術(shù)應(yīng)用

利用液面恢復(fù)法結(jié)合功圖法的方法，求得了東莊油田11口抽油機(jī)井的間開時間對于間開井來說，應(yīng)該在保證產(chǎn)量的前提下，盡量降低開井時間，以達(dá)到降低原油生產(chǎn)成本的目的。通過現(xiàn)場對11口井的間開跟蹤分析，在一個間開周期內(nèi)，東莊油田間開井的動液面變化為100-200m左右，間開井的產(chǎn)液量變化范圍一般不超過5%。間開前平均產(chǎn)液量為1.71m3，間開后平均日產(chǎn)液量為1.64m3，間開前后平均產(chǎn)液量變化率為4.1%，平均泵效5.6%提高到17.5%。根據(jù)液面恢復(fù)法結(jié)合功圖法，調(diào)整優(yōu)化油井間開方式5口井，新增間開油井3口，維持工作制度不變3口，每天減少抽油機(jī)無效開抽時間51.74小時，累計減少抽油機(jī)開抽時間10697小時，平均電機(jī)有功功率9.62kw，累計節(jié)電10.2905萬kw.h。通過優(yōu)化低能油井間開，同時優(yōu)化井下電加熱間開，減少井下電加熱工作時間共10697小時，平均井下電加熱功率42kw，年累計節(jié)電42萬kw.h。3.2 大罐電加熱優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用

（1）油水分離加熱技術(shù)應(yīng)用。高含水油井產(chǎn)出液在大罐內(nèi)經(jīng)過重力分離，底水不需要加熱可以先裝車?yán)\(yùn)，油水分離后再加熱，每月拉運(yùn)底水272m3通過優(yōu)化大罐加熱溫度，平均降低加熱溫度8.6℃，年節(jié)電31.9937萬kw.h。

（2）定量、定溫法。

①定量。為減少這部分熱能損耗，就要盡可能發(fā)揮大罐有效容積，減少大罐加熱次數(shù)。通過改變放油方式，定產(chǎn)液量，定拉運(yùn)量，定加熱高度，每個單井拉油周期可以節(jié)電627kw.h。實施9口井，共120個拉運(yùn)周期，累計節(jié)電7.524萬kw.h。

②定溫。根據(jù)季節(jié)氣溫變化、拉運(yùn)途中熱量損耗、原油凝固點等因素，利用倒推法確定大罐加熱溫度?？紤]溫控顯示溫度與大罐內(nèi)部實際的平均溫的差異，依據(jù)大罐電加熱溫控溫度設(shè)定系數(shù)設(shè)定大罐加熱控制溫度上限。通過優(yōu)化大罐加熱溫度，平均降低加熱溫度8.6℃，年節(jié)電31.9937萬kw.h。

4 認(rèn)識與結(jié)論

（1）低能量低滲透率油田，利用液面恢復(fù)曲線和連續(xù)實測示功圖分析可以較好地確定油井的間開周期。雖然現(xiàn)場實測液面和示功圖的工作量較大，但能真實反映地層的能量變化狀況，確定的間開周期更趨合理。當(dāng)?shù)貙幽芰堪l(fā)生變化時，及時對油井的液面恢復(fù)情況進(jìn)行測試復(fù)查，適當(dāng)調(diào)整間開周期。

（2）持續(xù)不斷優(yōu)化高能耗用電裝置工作制度，可實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

張文江，工程師，1969年生，1998年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院主要從事采油工程。