通过节点分析和综合调整全面降低抽油机井能耗水平

2013-05-05辜正东大庆油田有限责任公司第五采油厂

石油石化节能 2013年5期

辜正东（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

辜正东（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

目前很多油田以抽油机采油为主，并且机采耗电在油田耗电中所占的比例超过 40%，耗电量比较大，同时抽油机是一种比较特殊的耗能设备，受各种因素影响比较多，系统效率一直不是很高，节能潜力也比较大。通过对抽油机井采油的全过程进行综合分析，总结出一套节点分析的方法，通过运用节电分析法，降低了机采井能耗，对机采节能工作具有指导意义。

抽油机井耗电机采节能节点分析法

目前油田主要以抽油机采油为主，机采系统耗电在油田耗电中所占比例超过40%。受各种因素影响，机采系统效率偏低，提高抽油机系统效率已经成为油田节能降耗、降低生产成本，提高经济效益的重要途径。在实际工作中，通过对抽油井采油全过程进行综合分析，运用节能分析法，降低机采系统能耗，取得良好的节能效果。

1 摸索节点分析法，探寻降低机采井能耗的途径

1.1系统分解，确定影响机采能耗的关键点

图1 抽油机井系统效率分析

通过对抽油机井采油全过程的分析，见图1。我们把影响机采能耗的因素分成产液、压力资料（回压和流压）、生产参数匹配情况、抽油机设备匹配情况、电动机匹配及类型、配电情况、变压器、抽油机设备调整情况等 8 个节点进行系统分析[1]，针对部分节点，我们通过现场实验的方式，摸清规律、找准合理范围，为以后的机采井节能措施提供依据。

1.2定量分析，明确参数改变对机采能耗的影响

抽油机井运行参数的动态变化，必然会引起其能耗的变化，为明确动态变化与能耗变化的规律，我们针对生产中常见的生产参数变化、举升高度变化、盘根松紧度变化等情况对抽油机井能耗的影响，开展了专题研究。

1.2.1 生产参数变化对抽油机井能耗的影响

为弄清参数变化和电量变化的关系，选取了不同产液级别的24口井，对调参前后的耗电量进行了核实测试。通过数据分析，11口调大参数的油井，理论排量总体上升 254.8m3/d，上升 39.7%，消耗功率增加 42.6kW ，增加 80.1% ，日耗电量增加1022.4kWh。理论排量平均每增加 1m3/d，则日耗电增加 4.01kWh。同理，13 口调小参数的油井，理论排量总体下降 104.1m3/d，消耗功率降低 18.7kW，日耗电减少 448.8kWh，平均每降低 1m3/d 的理论排量，则日节电 4.31kWh。由于参数变化过程可逆，所以综合分析看，排量每上升（或下降）1m3/d，则每天耗电上升（或下降）4.10kWh，见表1。

1.2.2 举升高度变化对抽油机井能耗的影响

为了弄清抽油机井举升高度与耗电量的关系，在正常连续生产且参数不变的情况下，通过向油套环形空间内灌水，改变油井的动液面，也就是改变油井的举升高度，测量油井在不同举升高度下的能耗变化。通过现场实际录取，我们得出了以下数据，见表2。

表1 调参耗电数据统计表

表2 试验数据汇总表

从表2可以看出，油井的耗电量随举升高度的增加而增加。例如B井，油井的举升高度由319.6m逐步增加到 686.2m，其消耗功率也随之由4.013kW 上升到 5.417kW，见图2。

图2 举升高度与消耗功率关系曲线

我们通过对各个录取数据点的电量进行对比，可以得到各点间举升高度每增加 100m，能耗平均增加 12.69%，见表3。

表3 各试验点间百米能耗增加百分数统计

1.2.3 抽油机盘根松紧度对抽油机井能耗的影响

为了弄清抽油机盘根松紧度对抽油机井能耗的影响，我们对不同松紧度抽油机井的能耗情况进行了对比试验，现场发现，盘根活动范围在2圈左右。试验结果表明：随着盘根松紧度的增加，油井的有功功率逐步增加，增加幅度在 0.15～1.0kW 之间。我们认为盘根松紧要适宜，紧到紧不动然后回一圈半比较合适，见表4。

表4 盘根松紧度调整前后对比

2 运用节点分析法，降低机采井能耗

2.1具体分析，探寻降低机采井能耗的方法

我们以J井的分析过程为例，说明节点分析方法的具体应用情况及其效果。

2.1.1 优化管网，生产能耗初步下降

该井所属的计量间至中转站的管线为架空管线，该管线全程共计有直角弯 64处，计量间汇管压力高，达到 0.6MPa，比其他计量间高 0.3MPa，可见回压高的根源是站间管线，为了降低井口回压，必须从站间管线改造入手。2007年，由于该管线腐蚀严重，计划对其进行改造，为了降低汇管压力，我们与设计部门结合，把原来的架空管线改为埋地，减少了弯角。改造后，计量间汇管压力由原来的 0.6MPa 下降到 0.3MPa，J井的井口回压由原来的 1.1MPa 下降到 0.5MPa，前后对比，消耗功率下降 0.423kW，年节电 3705.48kWh，同时产液上升，吨液耗电下降，达到节能的目的。

2.1.2 应用系统优化软件合理匹配生产参数，生产能耗大幅度下降

利用检泵时机，对该井用系统优化软件优化，我们以不影响产量同时能耗最低为原则，经过优化，优选换大一级泵径，调小地面冲速的方案。换大泵径后，及时调小冲速，确保合理运行。通过优化生产参数，该井消耗功率下降 1.162kW，年节电10179.12kWh。

2.1.3 运用节能设备，取得比较好的节能效果

通过优化生产参数等措施，该井取得了很好的节能效果，系统效率也上升到 21.41%，已经处在比较合理的范围内。分析该井的拖动设备发现，电动机利用率为 19.02%，利用率不高，同时功率因数0.355，低于本单位平均 0.462，该井还有更换电动机实现节能的潜力。我们把该井的普通Y系列电动机更换为高转差电动机，更换后，节电率 5.03%，年可节电 3101.04kWh。

2.2开展能耗大调查工作，全面分析机采能耗状况

结合能耗设备大调查工作，共计调查 1065口井，其中电泵井 29口，螺杆泵井 39口，抽油机井997 口。抽油机井系统效率完成测试 813 口井，有207 口井由于关井、待作业和高压电动机等原因没有测试；其中合格数据765条。

对系统效率合格的 765 口抽油机井进行分析，其中系统效率 10%～20%之间的井有 199 口，低于10%的井有 94 口井，分别对这 293 口井进行分析，制订改造措施。

3 采取节能措施，降低机采井能耗

3.1采取的节能措施

针对以上分析结果，我们积极采取节能措施，争取最大的节能效果。

3.1.1 技术措施

1）应用高效节能电动机。利用更换电动机时机，更换永磁电动机 2台，实施后，1—5月累计节电 0.57× 104kWh，预计年节电 1.25×104kWh。

2）推广应用节能控制箱。对功率因数低、损坏比较严重的8口井，推广应用具有无功补偿功能的节能配电箱，实施后， 1—3 月累计节电 0.67× 104kWh，预计年节电 3.51×104kWh。

3）换小机型。2008 年，我预计换小机型 6 口井，1—5月份，已经更换 5口井，到目前为止节电0.28×104kWh，预计年节电 2.13×104kWh。

3.1.2 管理措施

1）超计划完成调小参数工作量。1-5 月份计划抽油机井下调参 34 口，实际完成调小参数 34 口井，调参前后对比，平均日产液由 29.8t下降到25.6t，下降 4.2t；平均日产油量由 2.4t下降到 2.0t，下降 0.4t；理论排量下降了 652.8，累计节电 11.3× 104kWh，预计年节电 45.42×104kWh。

2）扩大了间抽井规模。从 2 月份开始，挑选产液低、含水较高、泵效比较低的86口实行间抽生产制度。实行间抽后，这 86口每月单井少生产15d，已累计节电 23.34× 104kWh，全年预计累计节电 97.37×104kWh。由于产量因素，5 月份调整了间抽井数量，于月初、月末分别实施间抽40和41口井，目前实施间抽井81口。

3）合理匹配生产参数。2008 年，计划合理匹配生产参数 21 口井，已实施 14 口。调整前后对比，日产液由 296t上升到 302.9t，上升 6.9t；日产油量由 28.4t下降到 27.7t，下降 0.7t；理论排量下降了 59.55m3/d， 1— 5 月累计节电 0.79 × 104kWh，预计年节电 3.45×104kWh。

3.2取得的节能效果

与年初对比，由 1月份的 7.90kWh/t下降到了目前的 5.79kWh/t，下降了 2.11kWh/t；与去年同期对比，在新投产64口油井，增加机采耗电106.77×104kWh的前提下，机采耗电量由2007年的 4719.9641×104kWh下降到今年的 4589.9582 × 104kWh，少耗电130.0059 × 104kWh；产液由 693.2105× 104t上升到今年的 710.4251 × 104t，产液量上升了 17.205 4 × 104t，单耗由 6.81kWh/t下降到 6.46kWh/t，下降了 0.35kWh/t。