节能降耗技术在油田机械中的应用分析

2023-01-14赵恩维雷宗贤

设备管理与维修 2022年2期

赵恩维，寇泉，雷宗贤

（中国石油川庆钻探长庆井下技术作业公司，陕西西安 710014）

1 油田生产系统中节能降耗技术及应用

1.1 优化系统设计

在生产、开采过程中，有许多因素会影响油田系统的能源利用，既有地面的也有井下施工的，因此在正常的生产作业中必须考虑地面和井下两方面的因素。总体上讲，科学的系统应以节能降耗为目标，不断优化生产系统的设计，针对可能影响节能效果的各种因素和参数进行优化改造，以提高整个系统的工作效率，提高节能降耗的水平。技术人员提高节能设计目标采用杆泵参数优化模型，实现相同效率的能源消耗，以提高油气生产的产量。与回归方程法一样，通过分析系统的数据，将参数与实际产量进行比较，获得可以实现高产量的相关参数。

1.2 在油气生产中大力推广节能抽油机

抽油消耗大量能源，因此在生产中必须鼓励企业使用节能类型的抽油机。这种设备在国外应用很广，如法国的长冲程液压驱动装置、美国的长冲程泵装置等，其低功率电机作用可以显著降低设备能耗。驴式双头抽油机具有长冲程、低能耗的优点，而且有一个侧轮梁泵单元，它是六杆连接结构，也是节能泵单元，节能效率比传统抽油机可以提高30%。此外，弯曲梁泵也是典型的节能设备，它是在传统抽油机基础上改进形状和安装位置，并结合驴头式抽油机的优点，在生产中节能效果较好。

2 油田生产中集输系统的节能降耗及应用分析

2.1 高效率保温隔热的应用

在油气资源中，高凝点以及高稠油的类型占有较大比例，开采工作离不开相关热力技术的支持。但是在开采过程中，使用专门的热力技术会明显增加能耗，因此保温隔热技术就成集输过程中重要的节能手段。保温隔热技术可以有效降低能量损失，是提高相关能源利用效率的重要技术措施。例如，克恩河油田采用的高效隔热管技术，对保持油温度有着积极作用，并取得较好的节能效果。

2.2 常温收集运输技术及应用

油田油气资源开发正进入中后期，如果仍然使用常规的收集运输技术，相应地能源消耗将会不断增加。现在，一些油田企业推广应用的常温密封运输技术已经取得了良好的节能降耗效果，然而在室温下收集和运输技术却受到实际外部环境条件的限制，如采出流体的含水量和所需的保存过程等因素，以确保收集环境温度，达到传输和处理技术的应用效果，进而可以实现节能降耗的目的。

2.3 高效气液分离技术及应用

气液分离是油气资源开发中的重要环节，并且气液分离的质量直接影响油气资源的脱水效果，有很好的节能降耗效果，其中紧凑型高效分离器有突出的应用优势。例如，挪威石油开发的气液管式旋风分离器具有高效、流动性好和体积小等优点，更适合于深水油气开发的气液分离。增加管道直径，延长管道长度，也会大大提高油气资源的气液分离效率。

3 节能降耗技术与油田热力系统应用分析

3.1 节能加热炉技术及其应用

在油田利用油气过程中，加热炉是广泛使用的加热装置，其应用效率直接影响油田的节能降耗实际效果。影响加热炉实际工作效率的因素有许多，应根据主要的影响因素如燃烧器、空气系数和炉体热量分布，来评估加热炉设计的优化和改进。为进一步改进加热炉燃烧器的相关优化设计，在实际工作中应采用高效节能的燃烧器，并改进和优化空气系数，以支持所辐射方向的热量，并且废热回收技术可以提高加热炉的能量和热利用效率。我国使用的高效加热炉主要是真空加热炉和热介质炉。相变加热炉和真空加热炉的应用，可以改进的高效加热炉，并且加热炉不仅工艺稳定、安全可靠，而且节能效果比较好，能量燃烧率和热能利用率可以超过90%以上[1]。

3.2 热电联产技术及其应用

热电联产技术因具有环境保护和经济性相关特性，被越来越多的油田企业所接受和应用，国外一些国家甚至颁布法律以促进其不断发展，这也促进了热电联产技术更广泛的应用。目前热电联产技术已成为石油天然气生产企业工艺中的有效应用，是实现节能降耗总体战略目标的主要有效途径。与热电分产相比，CHP（Combined Heat and Power，热电联产）技术的节能效果明显。在国内外油田的油气资源的应用效果也已为人们所接受，因此CHP 技术为现代化油田企业提供了更具经济效益的发展目标和节能效果[2]。

4 节能降耗技术与油田系统应用分析

4.1 无功补偿技术

为全面优化无功补偿在油田电力系统中的应用，无功补偿技术在智能无功功率平衡设备的改进方面处于领先地位。一些应用表明，新型智能无功功率平衡技术不仅可以有效提高系统的运行稳定性，还可以大大减少能量损失，补偿和节能效果明显，并在一定程度上保证油田能源系统的智能、有效运行。在油田抽油井现场应用无功补偿技术，降低了平均线损率，达到了节能降耗的主要目的。随着无功补偿技术的不断优化和改进，基本实现了动态无功补偿和连续性的无功补偿，提高了油田企业的节能降耗效果。

4.2 变频技术

随着变频技术的快速发展，特别是调速变频技术的广泛应用，该技术已成功应用于油田的抽油机和油泵等设备，达到降低设备相关动力损耗的目的。将变频技术应用于抽水井后，节能率可以达到22%，效果明显。在油田企业，潜水电泵采用变频技术使能源利用率得到明显提高，节约能源的同时也提高了油田企业的整体经济效益。但是当前大多数驱动器是通用型的驱动器，它们的适应性和可靠性有些不足，这在一定程度上影响了变频技术在油田电力转换中的应用，但是仍然可以看到变频技术在油田系统中的节能效果，变频技术的应用将是油田能源系统研究的重要工作方面。

4.3 其他节能降耗技术的应用

除了上述两种技术外，还有很多技术可用于油田的节能降耗。例如，直接驱动螺杆泵技术通过永磁电动机直接驱动螺杆泵，减少机械和皮带减速机的应用，达到减少抽油能耗的目标；现代数字化技术还实现了智能油田管理。通过信息系统的有效应用，可以及时共享油田开采相关系统中的各种资源，有效利用信息系统促进油田经济效益和能源效率的提高。在现代化技术发展中，太阳能技术在国内外的各领域应用已经越来越广泛，油田企业也可以利用太阳能技术来加热原油收集和运输原油。

4.4 减少发电中的能源消耗

在发电阶段，相关部门需要考虑使用可再生能源和低能耗的发电机组。可以考虑使用风能、太阳能和其他可再生能源。使用火力发电时，选择易燃的燃料作为发电的原料，以达发电效率。如果使用发电机发电，应合理的提高油田采油发电机的工作效率，减少相关燃料的消耗。应选择在油田中使用适合的变压器，不同的容量分配器有不同的能耗。油田应根据生产要求选择合适容量的变压器。变压器电源的稳定可以确保电能的有效利用，减少电能的消耗和损失。同时应调整变压器的使用数量，提高变压器的工作效率。还可以使用并联变压器，一台变压器在正常工作时另一台变压器处于待机状态，这样有助于维持和提高变压器的稳定性，并确保变压器运行的效率。