通過節(jié)點(diǎn)分析和綜合調(diào)整全面降低抽油機(jī)井能耗水平

辜正東（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

通過節(jié)點(diǎn)分析和綜合調(diào)整全面降低抽油機(jī)井能耗水平

辜正東（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

目前很多油田以抽油機(jī)采油為主，并且機(jī)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(shí)抽油機(jī)是一種比較特殊的耗能設(shè)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(duì)抽油機(jī)井采油的全過程進(jìn)行綜合分析，總結(jié)出一套節(jié)點(diǎn)分析的方法，通過運(yùn)用節(jié)電分析法，降低了機(jī)采井能耗，對(duì)機(jī)采節(jié)能工作具有指導(dǎo)意義。

抽油機(jī)井 耗電 機(jī)采節(jié)能 節(jié)點(diǎn)分析法

目前油田主要以抽油機(jī)采油為主，機(jī)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(jī)采系統(tǒng)效率偏低，提高抽油機(jī)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(jì)效益的重要途徑。在實(shí)際工作中，通過對(duì)抽油井采油全過程進(jìn)行綜合分析，運(yùn)用節(jié)能分析法，降低機(jī)采系統(tǒng)能耗，取得良好的節(jié)能效果。

1 摸索節(jié)點(diǎn)分析法，探尋降低機(jī)采井能耗的途徑

1.1系統(tǒng)分解，確定影響機(jī)采能耗的關(guān)鍵點(diǎn)

圖1 抽油機(jī)井系統(tǒng)效率分析

通過對(duì)抽油機(jī)井采油全過程的分析，見圖1。我們把影響機(jī)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(jī)設(shè)備匹配情況、電動(dòng)機(jī)匹配及類型、配電情況、變壓器、抽 油 機(jī) 設(shè) 備 調(diào) 整 情 況 等 8 個(gè) 節(jié) 點(diǎn) 進(jìn) 行 系 統(tǒng) 分 析[1]，針對(duì)部分節(jié)點(diǎn)，我們通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的方式，摸清規(guī)律、找準(zhǔn)合理范圍，為以后的機(jī)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(duì)機(jī)采能耗的影響

抽油機(jī)井運(yùn)行參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化，必然會(huì)引起其能耗的變化，為明確動(dòng)態(tài)變化與能耗變化的規(guī)律，我們針對(duì)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(duì)抽油機(jī)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(duì)抽油機(jī)井能耗的影響

為弄清參數(shù)變化和電量變化的關(guān)系，選取了不同產(chǎn)液級(jí)別的24口井，對(duì)調(diào)參前后的耗電量進(jìn)行了核實(shí)測(cè)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(duì)抽油機(jī)井能耗的影響

為了弄清抽油機(jī)井舉升高度與耗電量的關(guān)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(dòng)液面，也就是改變油井的舉升高度，測(cè)量油井在不同舉升高度下的能耗變化。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(jì)表

表2 試驗(yàn)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(guān)系曲線

我們通過對(duì)各個(gè)錄取數(shù)據(jù)點(diǎn)的電量進(jìn)行對(duì)比，可以得到各點(diǎn)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(yàn)點(diǎn)間百米能耗增加百分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)

1.2.3 抽油機(jī)盤根松緊度對(duì)抽油機(jī)井能耗的影響

為了弄清抽油機(jī)盤根松緊度對(duì)抽油機(jī)井能耗的影響，我們對(duì)不同松緊度抽油機(jī)井的能耗情況進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，盤根活動(dòng)范圍在2圈左右。試驗(yàn)結(jié)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(rèn)為盤根松緊要適宜，緊到緊不動(dòng)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(duì)比

2 運(yùn)用節(jié)點(diǎn)分析法，降低機(jī)采井能耗

2.1具體分析，探尋降低機(jī)采井能耗的方法

我們以J井的分析過程為例，說明節(jié)點(diǎn)分析方法的具體應(yīng)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(jì)量間至中轉(zhuǎn)站的管線為架空管線，該管線全程共計(jì)有直角彎 64處，計(jì)量間匯管壓 力 高 ， 達(dá) 到 0.6MPa， 比 其 他 計(jì) 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(yán)重，計(jì)劃對(duì)其進(jìn)行改造，為了降低匯管壓力，我們與設(shè)計(jì)部門結(jié)合，把原來(lái)的架空管線改為埋地，減少了彎角。改造后，計(jì)量間匯管壓力由原來(lái)的 0.6MPa 下降到 0.3MPa，J井的井口回壓由原來(lái)的 1.1MPa 下降到 0.5MPa，前后對(duì)比，消耗功率下 降 0.423kW， 年 節(jié)電 3705.48kWh，同 時(shí)產(chǎn)液 上升，噸液耗電下降，達(dá)到節(jié)能的目的。

2.1.2 應(yīng)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(shí)機(jī)，對(duì)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(shí)能耗最低為原則，經(jīng)過優(yōu)化，優(yōu)選換大一級(jí)泵徑，調(diào)小地面沖速的方案。換大泵徑后，及時(shí)調(diào)小沖速，確保合理運(yùn)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(yùn)用節(jié)能設(shè)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(dòng)設(shè)備發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)利用率為 19.02%，利用率不高，同時(shí)功率因數(shù)0.355，低 于 本單位 平均 0.462，該井 還有更 換 電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的潛力。我們把該井的普通Y系列電動(dòng)機(jī)更換為高轉(zhuǎn)差電動(dòng)機(jī)，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(jī)采能耗狀況

結(jié)合能耗設(shè)備大調(diào)查工作，共計(jì)調(diào)查 1065口井，其中電泵井 29口，螺桿泵井 39口，抽油機(jī)井997 口。抽油機(jī)井系統(tǒng)效率完成測(cè)試 813 口井，有207 口井由于關(guān)井、待作業(yè)和高壓電動(dòng)機(jī)等原因沒有測(cè)試；其中合格數(shù)據(jù)765條。

對(duì)系統(tǒng)效率合格的 765 口抽油機(jī)井進(jìn)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(duì)這 293 口井進(jìn)行分析，制訂改造措施。

3 采取節(jié)能措施，降低機(jī)采井能耗

3.1采取的節(jié)能措施

針對(duì)以上分析結(jié)果，我們積極采取節(jié)能措施，爭(zhēng)取最大的節(jié)能效果。

3.1.1 技術(shù)措施

1）應(yīng)用高效節(jié)能電動(dòng)機(jī)。利用更換電動(dòng)機(jī)時(shí)機(jī)，更換永磁電動(dòng)機(jī) 2臺(tái)，實(shí)施后，1—5月累計(jì)節(jié)電 0.57× 104kWh， 預(yù)計(jì)年節(jié) 電 1.25×104kWh。

2）推廣應(yīng)用節(jié)能控制箱。對(duì)功率因數(shù)低、損壞比較嚴(yán)重的8口井，推廣應(yīng)用具有無(wú)功補(bǔ)償功能的 節(jié) 能 配 電 箱 ， 實(shí) 施 后 ， 1—3 月 累 計(jì) 節(jié) 電 0.67× 104kWh，預(yù)計(jì)年節(jié)電 3.51×104kWh。

3）換小機(jī)型。2008 年，我預(yù)計(jì)換小機(jī)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(yù)計(jì)年節(jié)電 2.13×104kWh。

3.1.2 管理措施

1）超計(jì)劃完成調(diào)小參數(shù)工作量。1-5 月份計(jì)劃抽油機(jī)井下調(diào)參 34 口，實(shí)際完成調(diào)小參數(shù) 34 口井，調(diào)參 前 后 對(duì)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(jì)節(jié)電 11.3× 104kWh，預(yù)計(jì)年節(jié)電 45.42×104kWh。

2）擴(kuò)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(shí)行間抽生產(chǎn)制度。實(shí)行間抽后，這 86口每月單井少生產(chǎn)15d， 已 累 計(jì) 節(jié)電 23.34× 104kWh，全 年 預(yù) 計(jì) 累 計(jì)節(jié)電 97.37×104kWh。由于產(chǎn)量因素，5 月份調(diào)整了間抽井?dāng)?shù)量，于月初、月末分別實(shí)施間抽40和41口井，目前實(shí)施間抽井81口。

3）合理匹配生產(chǎn)參數(shù)。2008 年，計(jì)劃合理匹配生產(chǎn)參數(shù) 21 口井，已實(shí)施 14 口。調(diào)整前后對(duì)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(jì) 節(jié) 電 0.79 × 104kWh，預(yù)計(jì)年節(jié)電 3.45×104kWh。

3.2取得的節(jié)能效果

與年初對(duì)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(duì)比，在新投產(chǎn)64口油井，增加機(jī)采耗電106.77×104kWh的前提下，機(jī)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(jié)論

1）機(jī)采耗電過程由很多相互關(guān)聯(lián)的點(diǎn)組成，它們相互獨(dú)立用相互聯(lián)系，每個(gè)點(diǎn)的改變都可能引起機(jī)采耗電量的改變.

2）機(jī)采節(jié)能是一個(gè)系統(tǒng)的工程，應(yīng)用節(jié)點(diǎn)分析方法后，我們改變了以往的只注重主要矛盾的做法，對(duì)次要矛盾也采取改進(jìn)方法，提高節(jié)能效果。

3）通過對(duì)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(guān)成堯,檀朝東,余金澤,等.大港油田抽油機(jī)井典型示功圖分析[J].中國(guó)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(xué) （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(zé)任公司第五采油廠，163513。