李波（中國石油天然氣集團公司節(jié)能技術(shù)監(jiān)測評價中心）

大慶油田機采系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀及節(jié)能監(jiān)測指標分析

李波（中國石油天然氣集團公司節(jié)能技術(shù)監(jiān)測評價中心）

機械采油系統(tǒng)作為油田的主要耗能設(shè)備，對整個油田的綜合開發(fā)效益影響很大。通過對大慶油田機械采油設(shè)備匯總分析總結(jié)了“十一五”機采系統(tǒng)總體建設(shè)成果。通過對“十一五”期間監(jiān)測結(jié)果的匯總，掌握了機械采油系統(tǒng)的能耗現(xiàn)狀；總結(jié)了大慶油田機采系統(tǒng)技術(shù)改造取得的成果。

機采系統(tǒng) 節(jié)能監(jiān)測 數(shù)據(jù)分析 能耗現(xiàn)狀

D O I:10.3969/j.i ssn.2095-1493.2011.03.003

節(jié)能降耗是國民經(jīng)濟發(fā)展的一項重要戰(zhàn)略任務，也是企業(yè)提高經(jīng)濟效益實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一條必由之路。機械采油系統(tǒng)作為油田的主要耗能設(shè)備，對整個油田的綜合開發(fā)效益影響很大，準確掌握油田機采系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀及運行狀況，對機采系統(tǒng)進行能耗分析并挖掘各環(huán)節(jié)的節(jié)能潛力勢在必行。

1 “十一五”期間機采系統(tǒng)建設(shè)

大慶油田歷經(jīng)50年的開發(fā)建設(shè)，至2010年底，開發(fā)油田面積為2 424.77 km2。探明石油地質(zhì)儲量為636 311.4×104t。已建成油水井90 376口，年產(chǎn)油量4 000×104t，油田綜合含水91.4%，年注水56 887×104m3。大慶油田2006—2010年開發(fā)情況見表1。

表1 大慶油田2006—2010年開發(fā)情況

1.1 機采系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀

大慶油田從1981年開始大面積轉(zhuǎn)抽以來，目前主要有抽油機、電泵和螺桿泵三種舉升方式，全油田共有在用機械采油井46 214口（根據(jù)油田公司能耗設(shè)備報表統(tǒng)計，截至2009年底），具體情況見表2。

表2 機采系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀（在用）

“十一五”末大慶油田機采井總裝機功率約為132.136×104kW，平均單井裝機功率為31 kW，其中抽油機仍為油田的主要耗能設(shè)備，數(shù)量多，能耗大。抽油機井數(shù)量為35 647口，總裝機功率約為113.51×104kW，平均單井裝機功率為32 kW;螺桿泵井數(shù)量為4 773口，總裝機功率約為9.9×104kW，平均單井裝機功率為21 kW，電泵井數(shù)量為2 050口，總裝機功率約為8.8×104kW，平均單井裝機功率為43 kW。

1.2 機采系統(tǒng)節(jié)能設(shè)備應用情況

“十一五”前四年，大慶油田在機采系統(tǒng)上利用節(jié)能專項投資35 345×104元，安排實施了抽油機節(jié)能、螺桿泵節(jié)能、電泵節(jié)能等各類節(jié)能技術(shù)措施54項。2009、2010年機采系統(tǒng)優(yōu)化改造工程部分項目還處在實施階段，全部實施完成后，預計可實現(xiàn)年節(jié)電14 009.7×104kW·h，年節(jié)約標準煤5.11×104t。具體節(jié)能項目數(shù)量效果及經(jīng)濟效益見表3[1]。

表3 2006—2009年機采系統(tǒng)主要節(jié)能項目實施效果匯總

2 “十一五”期間機采系統(tǒng)能耗及節(jié)能監(jiān)測情況

2.1 “十一五”期間機采系統(tǒng)能耗總體趨勢

2009年，油田在機采井數(shù)較2006年增加23.69%，產(chǎn)液上升3.41%的情況下，年耗電35.29×108kW·h，相比2006年降低了3.31%。在總井數(shù)和產(chǎn)液量同時上升的情況下控制了能耗的增長。采油噸液用電單耗由2006年的8.26 kW·h/t下降到2009年的7.58 kW·h/t，下降了8.23%。采油用電單耗見圖1。

2.2 “十一五”期間節(jié)能監(jiān)測指標總體趨勢

“十一五”期間，集團公司節(jié)能監(jiān)測中心對大慶油田第一至第十采油廠機采系統(tǒng)逐年進行了監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果如下:

由圖2、圖3可見，大慶油田“十一五”期間抽油機系統(tǒng)效率、功率因數(shù)均呈逐年上升趨勢，系統(tǒng)效率、功率因數(shù)分別較2006年上升4.03%和0.09。在產(chǎn)液量、總井數(shù)逐年上升的情況下，較好地控制了能耗的增長。

由圖4、圖5可見，大慶油田“十一五”期間螺桿泵系統(tǒng)效率呈上升趨勢，系統(tǒng)效率較2006年上升4.5%，功率因數(shù)一直維持在0.6～0.74之間，保持較高水平。

電泵井監(jiān)測數(shù)量較少，且測試數(shù)據(jù)不具有代表性，因此不予分析。

2.3 “十一五”期間監(jiān)測數(shù)據(jù)分析（單項指標對

機采井系統(tǒng)效率影響）

“十一五”期間油田公司節(jié)能監(jiān)測中心共監(jiān)測機采井13 039臺，其中抽油機11 651臺、螺桿泵1 034臺、電泵井354臺，根據(jù)測試數(shù)據(jù)得出如下結(jié)果（以抽油機井為例，螺桿泵與抽油機趨勢基本相同）：

（1）系統(tǒng)效率與產(chǎn)液量關(guān)系。對全部11 651口抽油機井的數(shù)據(jù)進行了分類匯總，將產(chǎn)液量按5 t/d進行分類，油井系統(tǒng)效率隨產(chǎn)液量呈線性快速上升，見圖6。

（2）系統(tǒng)效率與動液面關(guān)系。從圖7可以看出，隨著抽油機井動液面深度的增加、抽油機負載的增大，系統(tǒng)效率呈現(xiàn)拋物線趨勢，動液面在400～800 m之間的抽油機井平均系統(tǒng)效率在28%以上。動液面小于200 m的井中，由于部分抽油機的產(chǎn)液量較大，所以平均系統(tǒng)效率較高，達到16.94%；在動液面深度大于1000 m的井主要分布在邊遠采油廠，大部分井產(chǎn)液量較低，所以平均系統(tǒng)效率不高，只有15.53%。

機采系統(tǒng)效率會受到產(chǎn)液量、油井輸入功率、泵掛深度、動液面、油套壓等多方面因素的影響，反映到更深層次，其實是受到地層供液能力、機械系統(tǒng)運行狀況、油井地質(zhì)條件、油品性質(zhì)等因素的影響。

（3）功率利用率與電動機功率因數(shù)關(guān)系。電動機功率利用率相當于電動機的負載系數(shù)，電動機功率利用率在一定范圍內(nèi)越高，說明其負載率越高，電動機裝機容量與負荷匹配越趨于合理，因此，我們判定抽油機是不是輕載或過載，電動機功率利用率就是最關(guān)鍵的指標。一般而言，電動機功率利用率在40%～60%比較合理。功率因數(shù)與之相似，負載率越高功率數(shù)相對越高（安裝電容除外）。從各采油廠抽選100口未安裝電容的抽油機進行統(tǒng)計說明，見圖8。

3 “十一五”期間機采系統(tǒng)主要節(jié)能措施

3.1 技術(shù)節(jié)能措施

大慶油田機采節(jié)能工程專項資金主要用于以下幾項內(nèi)容[1]：①用于抽油機節(jié)能，包括抽油機節(jié)能改造（節(jié)能型抽油機應用、常規(guī)抽油機節(jié)能改造、轉(zhuǎn)變抽油方式）、電動機節(jié)能類（應用節(jié)能電動機、電動機節(jié)能改造）、節(jié)能控制器類（節(jié)能控制箱、節(jié)能減速器）；②用于電泵井節(jié)能，主要包括節(jié)能控制柜、變頻器應用；③用于螺桿泵節(jié)能，主要包括轉(zhuǎn)螺桿泵、更新大排量螺桿泵、變頻器應用、節(jié)能控制柜應用；④用于新置節(jié)能測試儀器、抽油機間抽、多杯等流型氣錨技術(shù)，提撈采油配套技術(shù)等。

3.2 管理節(jié)能措施

管理節(jié)能是機采系統(tǒng)節(jié)能的重要手段，管理節(jié)能資金投入較小，主要靠運行管理人員掌握各類設(shè)備和各系統(tǒng)耗能規(guī)律，針對不同系統(tǒng)，合理調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，科學維護，最大限度地合理調(diào)配運行設(shè)備。

隨著油井生產(chǎn)能力的變化，機采系統(tǒng)舉升能力始終存在匹配不合理的狀況，每年更換的節(jié)能電動機遠遠不能滿足需要，而更換下來的常規(guī)電動機會閑置，在盡可能降低設(shè)備投入的前提下，大慶油田加強了電動機的更換調(diào)整。采油六廠首先試行了電動機逐級匹配的“一換三”更換方法，用小功率節(jié)能電動機對裝機功率偏大井進行更換，再用更換下來的電動機去更換裝機功率更大的電動機，爭取用一臺電動機的投入解決3口井的問題，這一做法已在全油田推廣。

抽汲參數(shù)優(yōu)化是改善設(shè)備運行狀況、降低機采能耗最直接、最經(jīng)濟的手段。與2005年相比，全油田抽油機井平均泵效由44.06%提高到45.66%，提高1.6個百分點，沖速利用率由54.2%下降到49.88%。

在參數(shù)調(diào)整過程中，針對部分低產(chǎn)井參數(shù)下調(diào)到最低仍不能滿足油井正常生產(chǎn)的問題，積極采取各種有效手段，降低運行參數(shù)，滿足抽油機井正常生產(chǎn)。

4 結(jié)束語

“十一五”以來，大慶油田通過加大節(jié)能資金投入，推廣應用節(jié)能技術(shù)及加強機采井的日常管理，優(yōu)化運行參數(shù)等措施，使機采井能耗得到了有效控制。

[1]馮成寶.油田抽油機的現(xiàn)狀及節(jié)能方式綜述[J].內(nèi)蒙古石油化工，2008（24）：31-33.

李波，2006年畢業(yè)于黑龍江科技學院，助理工程師，現(xiàn)從事節(jié)能監(jiān)測與評價工作，E-mail：bobotopon@esina.com，地址：大慶市讓胡路區(qū)西賓路552號，163453。

2011-03-12）