油田节能降耗技术的分析

单永芳

摘要：能源资源的稀缺性特点决定我们要持续的关注“节能降耗”，更应该深入研究与将更多、更好的节能降耗技术应用于社会生产、生活各个领域当中，从而实现预期的节能减排目标、达到節能降耗目的；作为社会生产、生活重要能源来源之一的油气资源开发与利用，同样面临着节能降耗问题，这主要是因为油气资源开发、利用本身就伴随着大量的能源资源消耗，也是节能降耗的重点。为此，笔者结合工作实际，从油田油气资源开发与利用角度就采油系统、集输系统、热力系统和电力系统中的节能降耗技术应用问题进行了深入探讨；旨在促进节能降耗技术在油田油气资源开发与利用过程中的科学合理应用。

Abstract： The scarcity of energy resources determines that we should pay more attention to energy saving and consumption reduction. We should further study and apply more and better techniques of energy saving and consumption reduction to various fields of social production and life， so as to realize the expected energy saving and emission reduction targets， to achieve the purpose of energy saving. Oil and gas resource is an important source of social production and life， so its development and utilization is facing energy-saving problems. This is mainly because oil and gas resources development and utilization itself is with large energy and resource consumption， which is the focus of energy saving. In this paper， the author discusses the application of energy saving technology in oil extraction system， gathering system， thermal system and electric power system from the point of exploitation and utilization of oil and gas resources in the field. The aim is to promote the scientific and rational application of energy saving technology in oil and gas resources development and utilization.

关键词：油田；节能降耗；技术；分析；油气资源开发

Key words： oilfield；energy saving；technology；analysis；oil and gas resources development

中图分类号：TE34 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）04-0117-02

0 引言

随着我国社会各个领域、各个行业的稳步、可持续健康发展，社会能源需求逐年及大幅增长，鉴于能源资源的稀缺性，为了有效提高能源资源的利用效率及实现节能目的，节能降耗技术开始走入人们的视野，并逐渐被人们所重视；作为社会生产、生活重要能源来源之一的油气资源开发与利用，同样面临着上述资源利用效率问题及节能降耗挑战。油气资源的开发、供应与利用过程本身就伴随着大量的能源资源消耗，因此也是进行节能降耗的重点。从油气资源开发过程角度提高能源的利用效率及节能降耗水平对促进节能降耗在社会各个领域及生产、生活中的实施具有重大而深远的意义。笔者结合工作实际，从油田油气资源开发与利用角度就采油系统、集输系统、热力系统和电力系统中的节能降耗技术应用问题进行深入探讨，以期对促进节能降耗技术在油田油气资源生产过程中科学合理应用有所帮助。

1 油田采油系统节能降耗技术及其应用分析

1.1 优化采油系统的设计

影响油田机械采油系统能源利用效率的因素较多，可谓地面、井下因素皆有，如油井产液量、有效扬程和电机输出功率等因素和参数；因此，应该同时考虑地面和井下因素，将机械采油系统作为一个整体，以节能降耗为主要目标，对相关影响因素及参数进行优化匹配设计，旨在提高整个机械采油系统的能源利用效率，进而提高其节能降耗水平。当前，就油田机械采油系统优化设计所涉及的节能降耗技术研究与应用，概括起来有多个研究方向和多种技术；如“双层综合模糊评价法”，即将最高效率作为设计目标，建立机械采油系统有杆泵抽汲参数优化模型，以此起到消耗同样能源而提高油气产量的效果；还如回归方程法，即通过对大量的机械采油系统效率数据的分析来获得一个或者多个方程模型，然后以效率为目标函数，将设计参数与实际生产进行对比分析，从而获得生产效率高的参数并普遍应用到生产过程中等多种采油系统优化设计方法。

1.2 大力推广节能抽油机

采油过程中抽油机是能源消耗大户，有必要大力推广与应用节能型抽油机。国外应用比较多的，如法国研制生产的长冲程液压驱动塔架长冲程抽油机，美国Rota flex公司研制生产的长冲程抽油机，都具有结构简单、不需外加配重、冲程长、冲次低、电机功率小等优点，能明显降低能源消耗。国内研制生产与应用比较多的，如：双驴头抽油机，其属于游梁式抽油机类，同样具有冲程长、冲次低、能源消耗低的优点；偏轮游梁抽油机，其为六连杆结构，也是一种节能型抽油机，与传统抽油机比较，节电率能达到30%；另外，弯游梁抽油机也是当前一种比较典型的节能型抽油机，其是在常规游梁抽油机基础上，通过对其形状、安装位置等的改进而兼备了常规游梁式抽油机和双驴头抽油机的优点，具有较好的节能效果。

2 油田集输系统节能降耗技术及其应用分析

2.1 高效保温隔热技术及其应用

在油气资源中高凝点、高含蜡原油以及稠油占有较大比重，其成功顺利开采离不开“热力技术”的支持，如果采用专门的热力技术势必会增加能源消耗，因此“保温隔热”就成为油田油气资源集輸过程中所使用的、重要的节能降耗手段之一。为了充分利用现有热能，对系统进行专门的保温隔热处理是非常必要的，主要目的是降低油气资源开采过程中热力能量损失。高效保温隔热技术被认为是降低热力系统能量损失、提高能源利用效率的重要技术方法之一；比如，美国克恩河油田广泛采用的高效隔热管技术、英国Troika油田采用的真空隔热油管技术，对于保持油液温度起到了积极作用，取得了较好的节能降耗效果。

2.2 常温集输处理技术及其应用

油田油气资源开发在进入中后期，即高含水阶段，如果仍采用传统集输工艺则会增加能源消耗，这一阶段的采出液其实更适用于常温集输而不需要进行专门掺水加热处理。如冀东油田、大庆油田在该阶段推广使用的常温密闭集输工艺，就取得了很好的节能降耗效果。但是，常温集输处理技术应用同样也受实际条件的限制，比如要考虑采出液的含水率、温度和剪切率等因素，以及对集油管路进行必要的保温处理等，从而保证常温集输处理技术的应用效果，进而达到节能降耗目的。

2.3 高效气液分离技术及其应用

气液分离是油田油气资源开发过程的重要环节，气液分离效果的优劣直接影响到油气资源后续的脱水效果；就油田油气资源开发过程中的气液分离技术，国内外及各大油田都在大力抓紧改进，并研制生产出了相应气液分离器，将其应用到油田油气资源气液分离环节中，大大简化了后续的采出液处理流程，起到了很好的节能降耗效果，其中尤以高效、紧凑型分离器为代表。如挪威石油公司研制的管式气液旋流分离器具有效率高、撬装化、可移动及小型化等特点，更适合于深海油气资源开发过程中的气液分离，其通过减小每个单管管径、加长管长，以及增加涡流设备等，大大提高了油气资源的气液分离效率。

3 油田热力系统节能降耗技术及其应用分析

3.1 加热炉节能技术及其应用

加热炉是油田油气资源开采过程中广泛使用的加热设备，加热炉效率高低直接影响到油田的节能降耗效果。鉴于影响加热炉效率的因素众多，需要考虑从主要影响因素角度来对加热炉进行改进设计，如燃烧器、空气系数、炉体散热等都是影响加热炉能源利用效率的重要因素；因此，可以考虑进一步改进加热炉燃烧器设计、采用节能型高效燃烧器，以及优化空气系数、配套辐射定向吸热和余热回收技术等，以此来提高加热炉系统的能源和热能利用效率。目前，国内采用的高效加热炉主要有真空加热炉、相变加热炉和热媒炉等几种；其中冀东油田使用的相变加热炉和真空加热炉；实践证明，经过改进的高效加热炉不但运行稳定、安全可靠，最重要的是节能效果好，能源燃烧及热能利用率达到90%以上。

3.2 热电联产技术及其应用

热电联产技术，由于具有较好的环保性和经济性特点，被越来越多的人们认可和应用。对于热电联产技术，国外甚至已经通过立法来促进其发展和应用，同时也进一步促进了热电联产技术的发展和在更大范围内的应用；热电联产技术成为油田油气资源开采过程中用于提高能源利用效率、实现节能降耗目标的主要与有效方式。与热电分产相比较，热电联产技术的节能降耗效果不言而喻，其在国内外油田油气资源开采中应用的效果同样也获得了人们的认可，特别是在热采稠油中的应用。如美国Midway-Sunset稠油油田、克恩河油田应用的热电联产装置，实验与实践均证明，热电联产技术的应用给企业带来了较好的经济效应和节能效果。

4 油田电力系统节能降耗技术及其应用分析

4.1 无功补偿技术及其应用

就无功补偿技术而言，其在国内油田电力系统中的应用配置相对较少，且多存在配置不合理问题；因此，有必要对油田电力系统中的无功补偿技术应用进行全面的优化。我国胜利油田孤东油区率先改进与采用了智能无功补偿装置，实践证明新型智能无功补偿装置，不仅能够有效提高电力系统的运行稳定性，最重要的是能够大幅降低能量损耗，无功补偿与节能降耗效果明显，同时一定程度上实现了油田电力系统的智能化运行；还有中原油田在油田抽油机井上应用了无功就地补偿技术，成功实现平均线损率下降，其中降低率达60%，实现了节能降耗目的。随着无功补偿技术持续改进，已经基本实现动态无功补偿、连续性补偿，其节能降耗效果更好。

4.2 变频技术及其应用

伴随变频技术的发展，特别是调速变频技术，其在油田抽油机、螺杆泵和输油泵等设备中获得了成功应用，实现了降低设备电力损耗的目标。如华北油田采油厂在抽油机井上应用了变频技术后，节电率达22%，节能效果明显；胜利油田孤东采油厂的潜油电泵在使用了变频技术后，系统能源利用率提高了11%，不便节约了能源，也提高了油田的经济效益。虽然当前变频技术所使用的变频器还多是通用变频器，相对适应性、可靠性要差一些，一定程度上影响了变频技术在油田电力系统改造中的应用，但是我们仍然能够看到变频技术应用在油田电力系统中所起到的节能效果；毋庸置疑，变频技术应用将成为油田电力系统节能降耗研究的一个重要方向。

5 其他节能降耗技术及其在油田的应用分析

可用于油田实现节能降耗目标的技术众多，除了上述针对油田采油系统、集输系统、热力系统和电力系统的节能降耗技术外，仍然有很多的节能降耗技术可以用于油田实现节能降耗目标。如直驱螺杆泵技术，其通过永磁电机对螺杆泵直接驱动，以此来减少机械和皮带减速器的应用，达到降低抽油系统能源消耗的目的；如油田数字化技术，也是实现油田智能管理的最佳途径，其关键技术之一地理信息系统的应用可以很好实现油田系统内各类资源的共享，促进油田经济效益和整体能源利用率的提高；还如太阳能技术，国内外越来越多的油田开始重视太阳能的利用，如辽河油田在原油集输系统中就使用太阳能来对原油进行加热，太阳能技术在油田节能降耗中的应用更多的还处于起步探索阶段，但无疑有着广阔的应用前景。

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