采油厂的节能采油方式

张子玉 王海霞 冯鼎 冯耀忠

（1.胜利油田分公司临盘采油厂；2.胜利油田分公司纯梁采油厂）

采油厂的主要任务是生产油气。但同时又是电能、热能和燃料等的消耗大户。在采油厂的原油生产中采用节能采油方式，对于提高采油厂采油经济效益和节能减排，具有重要意义。为此，我们对采油厂的原油生产的投入和产出进行了综合分析，给出了采油厂节能采油方式的确定和计算，提出了采油厂实施节能采油方式的措施。

1 原油生产的投入产出分析

采油厂的主要产品是油气。地层中的可采原油储量，通过自喷井或机采井被举升到地面后，首先进入矿场集输系统。在此通过油气分离和计量后，再沿矿场集输管线，混输到联合处理站，进行油气分离和脱水等处理后，再将最终产品——合格的商品原油外输，天然气供给用户。同时将脱出的污水经净化处理后，进行综合利用或回注入地层，保持地层压力。

采油厂的原油生产成本，除用于维持矿场集输系统和联合处理站和注水站的正常生产和正常注水外，还需用于对油水井采取各种地质工艺措施，以提高油井的原油产量和原油采收率。

通常，采油厂的矿场油气集输系统、联合处理站和注水站等的生产投入基本上是固定的，只有油水井的投入和产出是变化的。因此，为提高采油厂采油的经济效益和实现节能减排，就必须在原油生产中采用节能采油方式，降低生产投入，增加原油产量。

2 节能采油方式的确定和计算[1]

所谓采油厂的节能采油方式，就是逐步实施有效的综合措施，发现、确定、并不断保持完成原油生产计划的采液、注水和矿场集输条件，使抽油泵合理充满，提高油井产量，同时使电能、热能和燃料的消耗最少。为此，对油井采用节能采油方式，对注水井采用节能注水方式。

2.1 油井的节能采油方式

油井的节能采油方式的实质，就是优化油井的工作制度。在地层压力未下降时，就开始注水。在保持地层压力下开发油田时，通常利用两种能量由每口油井中采油：注入水可有效地将井液由射孔段举升至动液面，而机械采油则可将其举升到井口，并将其沿集油系统送至联合处理站。通常机械采油的效率要比注水采油高得多。同时采用两种能量采油的总效率，取决于用注水和机械方法采出的液量。为了达到最高的采油效率就必须使高效的机械采油的产液量最高，低效注水的采液量最少，使油井在接近最佳状态下生产。这时的节能效果，可由式（1）确定：

式中：

Ey.e.s——年节能效果，kW h；

350——油井的年生产天数；

Fp.f.c——油井的采油比能耗，kW h/t;

fo1，fo2——分别为采用节能采油方式前后的采出液含油；

η1，η2——分别为采用节能采油方式前后的采油效率；

fs.o——生产稳定时的产液含油。

通常，采用节能采油方式可提高油层的采收率和产液含油。俄罗斯在节能采油方式下，采1 t原油的费用，已下降了1~3卢布。在开发晚期的高含水油田上，采用节能采油方式，已使开采1 t原油的费用降低了15~20卢布。

2.2 节能注水方式

在油田的注水开发过程中，特别是在油田开发末期，采出大量的水。这不仅会增大水的开采费用，而且还会因污水造成严重的环境污染。采用节能注水方式不仅可大幅度减少采油厂的采油费用，还可在提高采收率的同时，极大地减少采出水量。节能注水方式的实质，就是在最佳注水压力下注入必须体积的水。为此，必须确定补充由采出液体积造成的压力亏空和要求的注入水体积。而采出液体积是由上级下达的采油计划确定。之后就可计算平均实际、最大可能和最佳注水压力。

第（i+1）年的注入水体积，由式（2）确定：

式中：

Qin(i+1)——第（i+1）年要求的注入水体积；

βi——节能采油方式开始时注入水体积，对开发初期地层条件下采出液体积的补偿系数；

Qpr(i+1)——第（i+1）年的采出液体积。

这时的平均实际注水压力，可由式（3）确定：

式中：

Pa.r.in——平均实际注水压力；

Fa.in——实际注水比能耗，kW h/t。

表明油田所有注水井均在最佳节能方式下生产的最佳注水压力，可由式（4）确定：

式中：

Po.in——最佳注水压力；

d——目前采出液质量与其在地层条件下的体积之比；

Fp.f.c——油井采液比能耗，kW h/t；

β——补偿系数；

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α——油井用机械和注水能量采液量之比。

在采油生产实际中，只有采取各种增注措施提高注水井的吸水能力，增加注水井数和降低注水管网网损，才有可能将实际注水压力降至最佳值。任何高于最佳值的实际注水压力，均表示上述措施不力。这时应对注水井采取一系列有效的增注措施和投注新井，对所有油井采取节能采油方式。或修订因井间影响而变化的早先确定的节能采油方式。将注水压力由实际值降至最佳值的节能效果，由式（5）确定：

式中：

Ee.c——将注水压力降至最佳值的节能效果；

Pa.r.in——平均实际注水压力；

Po.in——最佳注水压力；

ηin——实际注水能量利用率；

Qy.in——年注水量。

由上述可知，采用节能采油方式的总节能效果为式（1）和（5）之和，即

式中E 是采用节能采油方式的总节能效果。

3 节能采油措施

采油厂的节能采油方式包括油井的节能采液和注水井的节能注水两部分。

3.1 油井的节能采液措施[2]

1）定期对所有油井进行经济分析，找出无利润的低产井或高含水井，然后有针对性地对它们采取有效的地质工艺措施，将其转变为盈利井。如不可能，就将其关井。

2）对高含水井实施水玻璃，各种酸液和惰性无机填料组成的水玻璃凝胶[3]、水玻璃和粘土悬浮液凝聚性凝胶[4]、硅酸铝酸溶液成胶[5]、玻璃+盐酸+无机填料[6]、原油重质馏分+油溶性表面活性剂[7]、三氯化铝+尿素[8]等堵水胶及其新工艺，以减少采出液量和注入水体积，提高地层原油采收率。

3）对开发末期油田的耗能较大的油井进行核算优化，使其在合理、在最佳的机械、注水能量的分采液比下，以节能方式生产，以进一步提高采油效率。

4）采取各种有效措施，有针对性地解除低产井近井地带的有机物、无机物，乳化液和水堵等各种堵塞，增加油井产能。

5）对油井采取各种有效的防蜡、防垢和缓蚀等工艺，增加油井产量和延长油井免修期。

6）对有杆泵井进行优化设计，配套采用各种新型高效防气、防砂和防抽空的井下工具和地面装置，优化油井生产。

7）将不盈利井和高含水井提前关井，保持地层流体稳定渗滤和提高采收率。

3.2 注水井的节能注水措施

1）优化各类地层的井网密度，适当增加注水井数，使地层压力的分布更加均匀。或采用点状注水和周期注水，使低排油储量投入开发。

2）将注水压力保持在初始最佳水平，并在采油时不超过极限压降，以便在最低含水下，均匀开发地层，降低采液和注水能耗，提高采收率。

3）根据油田实际资料和给定的地层压力变化间的关系，或地层压力保持水平，确定注入水体积，消除过量注水。

4）尽可能将注水压力降至最佳值，探求和消除造成注水压力过高的因素。提高注水井的吸水能力，增加注水井数等。将注水压力降低1 M Pa，每吨注入水可节电1 kW h。

5）在注水管网的管线上采用内涂层，降低管网的水力损失。

6）在注水系统中，采用小排量注水泵和点式注水，以缩短注水主管线长度，降低注水的费用。

7）确定和监测开发末期油田的日、月涨潮周期[9]，在涨潮和裂缝打开时停止注水或限制注水。在退潮或裂缝闭合时注水，同时对地层采取震动处理，以大幅度降低注水量和节约电能。

在采油厂的生产实际中，采用节能采油方式，可以大幅度提高采油厂采油的经济效益和节能减排水平。

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