郭煒，宋學(xué)軍，肖雪，林燕

中國(guó)石油玉門(mén)油田分公司老君廟采油廠（甘肅酒泉735200）

能效對(duì)標(biāo)管理模式在老君廟油田節(jié)能中的應(yīng)用

郭煒，宋學(xué)軍，肖雪，林燕

中國(guó)石油玉門(mén)油田分公司老君廟采油廠（甘肅酒泉735200）

介紹了老君廟油田機(jī)采系統(tǒng)能效現(xiàn)狀，對(duì)照中國(guó)石油股份公司能效對(duì)標(biāo)管理相關(guān)要求及指標(biāo)體系，分析了本油田與能效對(duì)標(biāo)管理最佳水平的差距、差異的原因。借鑒其他油田的經(jīng)驗(yàn)，采取相應(yīng)設(shè)備更新及節(jié)能技術(shù)措施：優(yōu)化設(shè)計(jì)井次，更換電機(jī)、更換節(jié)能控制柜及優(yōu)化管桿泵配置，完成了對(duì)556口抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率測(cè)試、建立網(wǎng)絡(luò)版應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)、出具預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)報(bào)告和能耗最低優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并建立“抽油機(jī)節(jié)能潛力評(píng)價(jià)與設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)”平臺(tái)，同時(shí)對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行對(duì)標(biāo)管理系統(tǒng)操作及使用培訓(xùn)。結(jié)果表明，通過(guò)機(jī)采節(jié)能技術(shù)改造，節(jié)能效果明顯，各項(xiàng)節(jié)能指標(biāo)均有所提高。

能效對(duì)標(biāo)；機(jī)采改造；對(duì)標(biāo)管理

老君廟油田開(kāi)發(fā)始于1939年，是中國(guó)石油玉門(mén)油田的前身，油田含油面積23.7 km2，地質(zhì)儲(chǔ)量6 296×104t，可采儲(chǔ)量2 705.6×104t。目前開(kāi)油井920口，日產(chǎn)液量2 950m3，日產(chǎn)油量450t，年產(chǎn)能力16.43×104t，綜合含水80%。至今已開(kāi)發(fā)76年的老君廟油田，由于設(shè)備日趨老化、高耗低效設(shè)備占有相當(dāng)?shù)谋壤?、地面設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷率嚴(yán)重失衡等諸多不利因素，油田能耗居高不下。油田堅(jiān)持“走出去、請(qǐng)進(jìn)來(lái)”的原則，借鑒先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)和方法，通過(guò)能效對(duì)標(biāo)，充分認(rèn)識(shí)到與先進(jìn)石油企業(yè)在節(jié)能實(shí)踐中存在著差距[1]。為了充分挖掘節(jié)能潛力，提高企業(yè)能耗利用效率，應(yīng)用對(duì)標(biāo)管理模式積極開(kāi)展能源管理績(jī)效評(píng)價(jià)和節(jié)能挖潛工作，在機(jī)械采油系統(tǒng)方面取得一定程度的進(jìn)展。2010年對(duì)作業(yè)區(qū)191口井積極開(kāi)展油田機(jī)采系統(tǒng)狀況調(diào)查，對(duì)機(jī)采現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，探索提高機(jī)采系統(tǒng)效率的技術(shù)路線和優(yōu)化措施，推進(jìn)能效水平對(duì)標(biāo)達(dá)標(biāo)。

1 能效現(xiàn)狀

1.1 抽油機(jī)現(xiàn)狀

老君廟油田現(xiàn)有油井1 012口，抽油機(jī)井993口，98%為機(jī)采井。在993口機(jī)采井所配置的抽油機(jī)中，20世紀(jì)70年代以前生產(chǎn)的CKH、TC-5A、SL-1、BJ2等老舊系列抽油機(jī)有430臺(tái)，占抽油機(jī)總數(shù)的43.3%；2000年以后配置的CYJQ系列新型節(jié)能抽油機(jī)只有162臺(tái)，占抽油機(jī)總數(shù)的16.3%；其余的是20世紀(jì)80年代前后生產(chǎn)的CYJ淘汰系列抽油機(jī)。

1.2 電動(dòng)機(jī)現(xiàn)狀

油田所用電動(dòng)機(jī)種類(lèi)繁多，共計(jì)有7個(gè)系列，其中4個(gè)系列554臺(tái)電動(dòng)機(jī)屬于國(guó)家淘汰電動(dòng)機(jī)，占比55.8%。

1.3 油井控制器現(xiàn)狀

所用油井控制器中，73.31%屬于自制開(kāi)關(guān)柜，工頻硬性啟動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)沖擊大，安全保護(hù)性能較差（表1）。

表1 開(kāi)關(guān)柜類(lèi)型統(tǒng)計(jì)

1.4 機(jī)采系統(tǒng)主要指標(biāo)

2008年受中國(guó)石油股份公司委托，節(jié)能監(jiān)測(cè)中心對(duì)玉門(mén)油田740口抽油機(jī)井進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià)（表2、表3），其中老君廟油田作業(yè)區(qū)595口。結(jié)果顯示老君廟作業(yè)區(qū)抽油機(jī)合格率僅1.85%，系統(tǒng)效率9.88%，合格率18.99%；平衡度合格率56.47%；功率因數(shù)0.34，合格率26.22%；產(chǎn)液?jiǎn)魏?7.33 kW·h/t。

綜上所述，進(jìn)行節(jié)能改造不僅是提高油田生產(chǎn)管理水平的需要，更是油田降本控費(fèi)高效開(kāi)發(fā)的需要。應(yīng)用節(jié)能新技術(shù)，改造老舊設(shè)備，緩解機(jī)、井矛盾，節(jié)能降耗，滿足油田低耗持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，迫在眉睫。

表2 玉門(mén)油田機(jī)采指標(biāo)情況匯總表

表3 抽油機(jī)井節(jié)能監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與指標(biāo)

2 對(duì)標(biāo)管理

老君廟油田第一批191口井的改造工作于2012年4月順利完成，開(kāi)展了智能間抽[1]先導(dǎo)試驗(yàn)13井次；抽油機(jī)系統(tǒng)效率測(cè)試與評(píng)價(jià)300井次，優(yōu)化設(shè)計(jì)150井次；購(gòu)置機(jī)采系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件和預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)版軟件平臺(tái)各1套（7個(gè)用戶端）；50臺(tái)CKH5-1.8-12HF常規(guī)游梁式抽油機(jī)改造為下偏梁杠鈴式抽油機(jī)；將76臺(tái)JO、JO2及JHO系列電動(dòng)機(jī)更換為Y2系列電機(jī)，加工更換皮帶輪；更換節(jié)能控制柜111臺(tái)；優(yōu)化管桿泵配置。針對(duì)其中150口節(jié)能潛力較大的井進(jìn)行對(duì)比分析（表4、表5），找出制約機(jī)采水平提升的技術(shù)難題和管理瓶頸。

2.1 功率因數(shù)（限定值≥0.40）

3個(gè)采油工區(qū)均超過(guò)0.40的節(jié)能限定值，其中采油四工區(qū)27口改造井功率因數(shù)達(dá)0.64；按區(qū)塊對(duì)比，頂部區(qū)最高達(dá)0.70，無(wú)功補(bǔ)償效果最佳，但中區(qū)及夾片區(qū)未達(dá)標(biāo)，下步的優(yōu)化改造中應(yīng)針對(duì)以上兩未達(dá)標(biāo)區(qū)域安裝無(wú)功補(bǔ)償柜。

2.2 平衡度（限定值80%≤L≤110%）

3個(gè)工區(qū)平衡度指標(biāo)均不達(dá)標(biāo)，其中采油二工區(qū)平衡度最差；按區(qū)塊對(duì)比，除下盤(pán)區(qū)一口井外，其他各區(qū)塊平衡度情況類(lèi)似。工區(qū)應(yīng)定期對(duì)機(jī)采井進(jìn)行測(cè)試，對(duì)平衡度較差的抽油機(jī)及時(shí)調(diào)整，延長(zhǎng)抽油機(jī)、電機(jī)使用壽命，確保機(jī)采系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.3 系統(tǒng)效率（限定值≥12.86%）

采油四工區(qū)功率因素達(dá)13.55%，超限定值，采油一工區(qū)、采油二工區(qū)不合格；按區(qū)塊對(duì)比，西區(qū)最高達(dá)19.31%、東區(qū)、夾片區(qū)也超過(guò)限定值，南西區(qū)最差僅為1.58%。以上數(shù)據(jù)說(shuō)明工區(qū)部分機(jī)采井優(yōu)化參數(shù)不合理，機(jī)采優(yōu)化的時(shí)效性差，應(yīng)根據(jù)機(jī)采井生成情況及時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，降低能耗，達(dá)到優(yōu)化運(yùn)行的目的；或者合理調(diào)整抽油機(jī)運(yùn)行時(shí)間，目前在采油一工區(qū)優(yōu)選21口單井液量低的機(jī)采井進(jìn)行無(wú)極間開(kāi)試驗(yàn)，探索適合作業(yè)區(qū)實(shí)際情況的機(jī)采優(yōu)化新思路。

表4 工區(qū)對(duì)比

表5 區(qū)塊對(duì)比

3 開(kāi)展對(duì)標(biāo)管理

老君廟油田在機(jī)采系統(tǒng)改造中引入對(duì)標(biāo)管理理念和開(kāi)展對(duì)標(biāo)管理工作已經(jīng)6年，通過(guò)開(kāi)展對(duì)標(biāo)管理工作，能耗指標(biāo)、綜合能耗、耗電量、機(jī)采系統(tǒng)效率等指標(biāo)均有所改變。全面完成機(jī)采節(jié)能技術(shù)改造，開(kāi)展抽油機(jī)井能效對(duì)標(biāo)管理，其做法和目標(biāo)如下。

1）開(kāi)展節(jié)能潛力預(yù)測(cè)，通過(guò)測(cè)試評(píng)價(jià)了解機(jī)采能耗現(xiàn)狀水平和節(jié)能增效潛力，為優(yōu)化決策提供依據(jù)。根據(jù)“能耗最低機(jī)采系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法”設(shè)計(jì)優(yōu)化[2]，機(jī)采改造地面優(yōu)化配套設(shè)備共購(gòu)置安裝抽油機(jī)節(jié)能控制柜191臺(tái)（包括變頻器、智能控制柜、電容補(bǔ)償柜）。其中安裝變頻器的抽油機(jī)井105口，安裝電容補(bǔ)償柜的抽油機(jī)井66臺(tái)，安裝智能開(kāi)關(guān)柜的抽油機(jī)井20臺(tái)，更換電動(dòng)機(jī)的抽油機(jī)井76臺(tái)，改造抽油機(jī)50臺(tái)，井下管桿泵組合參數(shù)優(yōu)化13井次，項(xiàng)目組成員、油田監(jiān)測(cè)中心技術(shù)人員及外協(xié)單位技術(shù)人員全面進(jìn)行測(cè)試評(píng)價(jià)。

2）建立評(píng)價(jià)考核新方法。采用抽油機(jī)輸入功率計(jì)算理論及其評(píng)價(jià)技術(shù)確定各單井機(jī)采能耗最低指標(biāo)（最佳系統(tǒng)效率指標(biāo)）和噸液?jiǎn)魏闹笜?biāo)，建立以最低能耗達(dá)標(biāo)率（最佳系統(tǒng)效率實(shí)現(xiàn)率）為目標(biāo)的評(píng)價(jià)考核管理方法；建立節(jié)能激勵(lì)機(jī)制;建立部室、工區(qū)節(jié)能考核辦法，實(shí)行節(jié)約獎(jiǎng)勵(lì)，浪費(fèi)處罰的具有可操作性的規(guī)定，做好制度節(jié)能[3]。

3）實(shí)施能效量化管理，依據(jù)所預(yù)測(cè)的節(jié)能增效潛力，全面開(kāi)展機(jī)采系統(tǒng)優(yōu)化對(duì)標(biāo)設(shè)計(jì)，實(shí)施機(jī)采系統(tǒng)能耗最低和噸液?jiǎn)魏牧炕芾韀4]；完善能源計(jì)量器具配備。再次清理能耗計(jì)量器具配備率，確保100%配備到位；實(shí)施基本用能單元和重點(diǎn)能耗設(shè)備的能耗定額管理。將設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間、運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和能耗有機(jī)結(jié)合起來(lái)，確保指標(biāo)的可執(zhí)行性。

4）建立“遠(yuǎn)程能耗和動(dòng)態(tài)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與終端管理系統(tǒng)”，達(dá)到各油井能耗、油井動(dòng)態(tài)、作功狀況等信息時(shí)時(shí)檢測(cè)和終端監(jiān)控管理信息化[5]；建立“抽油機(jī)井評(píng)價(jià)與設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)”，在線評(píng)價(jià)油井節(jié)能潛力，比較管理水平，檢查、監(jiān)督《能耗最低機(jī)采系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件》使用情況和設(shè)計(jì)參數(shù)落實(shí)情況。

5）加強(qiáng)節(jié)能統(tǒng)計(jì)和節(jié)能基礎(chǔ)資料管理。繪制完善能源統(tǒng)計(jì)體系圖，規(guī)范耗能、用水原始記錄，修改完善最新的用能設(shè)備基礎(chǔ)臺(tái)帳，重點(diǎn)記錄好新增和更換的用能設(shè)備的名稱、規(guī)格型號(hào)、技術(shù)參數(shù)、生產(chǎn)廠家、出廠日期等信息。加強(qiáng)節(jié)能意識(shí)的培養(yǎng)和節(jié)能知識(shí)的培訓(xùn)：利用各種渠道和手段，充分宣傳節(jié)能理念，做好節(jié)能知識(shí)尤其是現(xiàn)場(chǎng)可控因素的培訓(xùn)，使其具備可操作性。

6）延長(zhǎng)油井檢泵周期，通過(guò)降低油井桿速，減少機(jī)械磨損，從而延長(zhǎng)油井檢泵周期。

4 能效對(duì)標(biāo)實(shí)施情況及效果

4.1 安裝節(jié)能控制柜的191口井總體節(jié)能效果

從表6可以看出，優(yōu)化前后產(chǎn)液量基本未發(fā)生變化，符合產(chǎn)液量?jī)?yōu)化前后基本不變的優(yōu)化設(shè)計(jì)要求；優(yōu)化前功率因數(shù)0.335(不合格)至優(yōu)化后的0.556(合格)，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)；平均系統(tǒng)效率較優(yōu)化前上升了3.25%，系統(tǒng)效率有所提高，符合提高系統(tǒng)效率的優(yōu)化設(shè)計(jì)思想；優(yōu)化后噸液百米耗電平均單耗下降了2.32kW·h，實(shí)現(xiàn)了平均單耗降低的優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)；平均有功節(jié)電率27.78%，平均無(wú)功節(jié)電率61.26%，平均綜合節(jié)電率31.27%；優(yōu)化前平均系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)率為42.58%，優(yōu)化后平均系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)率為82.49%，最大程度上挖掘了油井的節(jié)能潛力。基本實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。

4.2 更換電動(dòng)機(jī)的抽油機(jī)井節(jié)能效果

從表7可以看出，優(yōu)化后產(chǎn)液量有所提高，平均系統(tǒng)效率較優(yōu)化前上升了5.91%，系統(tǒng)效率有所提高，符合提高系統(tǒng)效率的優(yōu)化設(shè)計(jì)思想；優(yōu)化后噸液百米平均單耗下降了3.72kW·h，實(shí)現(xiàn)了平均單耗降低的優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)；平均有功節(jié)電率44.2%，平均無(wú)功節(jié)電率12.4%，平均綜合節(jié)電率42.0%，最大程度上挖掘了油井的節(jié)能潛力。

表6 191臺(tái)開(kāi)關(guān)柜效果評(píng)價(jià)

4.3 井下管桿泵參數(shù)組合優(yōu)化效果

井下管桿泵組合參數(shù)優(yōu)化效果評(píng)價(jià)見(jiàn)表8.

4.4 抽油機(jī)改造井節(jié)能效果

抽油機(jī)改造效果評(píng)價(jià)見(jiàn)表9。

4.5 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

老君廟機(jī)采節(jié)能技術(shù)改造項(xiàng)目組對(duì)老君廟油田具有代表性的191口抽油機(jī)井實(shí)施機(jī)采系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造，并按照節(jié)能改造方法分類(lèi)進(jìn)行了節(jié)能效果測(cè)試評(píng)價(jià)，都有一定的節(jié)能效果。根據(jù)測(cè)試結(jié)果計(jì)算，191口井年可節(jié)電70.27×104萬(wàn)kW·h，年節(jié)約電費(fèi)35.14萬(wàn)元；平均單井線損降低0.18kW，可節(jié)電30.1×104萬(wàn)kW·h，年節(jié)約電費(fèi)15.1萬(wàn)元，合計(jì)年節(jié)約電費(fèi)50.24萬(wàn)元。另外，平均沖次降低1.58次/min，可減少設(shè)備磨損和延長(zhǎng)檢泵周期，經(jīng)統(tǒng)計(jì)平均單井延長(zhǎng)檢泵周期0.46倍，若單井年檢泵費(fèi)用按16 000元計(jì)算，平均單井年可節(jié)約檢泵費(fèi)用7 360元，191口井年可節(jié)約檢泵費(fèi)用140.6萬(wàn)元。

表7 電機(jī)效果評(píng)價(jià)

表8 井下管桿泵組合參數(shù)優(yōu)化效果評(píng)價(jià)

表9 抽油機(jī)改造效果評(píng)價(jià)

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)第一批井的實(shí)施，機(jī)采系統(tǒng)改造的技術(shù)方法、業(yè)務(wù)流程、改造內(nèi)容已逐漸趨于成熟。為了建立機(jī)采管理長(zhǎng)效機(jī)制，老君廟油田已經(jīng)編制了剩余井的機(jī)采節(jié)能改造方案，決定按照優(yōu)化內(nèi)容和相關(guān)流程，將機(jī)采系統(tǒng)優(yōu)化工作分配至相關(guān)部門(mén)，按照業(yè)務(wù)流程有機(jī)結(jié)合，制定作業(yè)區(qū)相關(guān)指標(biāo)，定期對(duì)機(jī)采系統(tǒng)進(jìn)行資料錄取、生產(chǎn)參數(shù)評(píng)價(jià)優(yōu)化、設(shè)備參數(shù)評(píng)價(jià)優(yōu)化，并組織現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，分頭把關(guān)，嚴(yán)格管理制度，逐步建立機(jī)采系統(tǒng)管理長(zhǎng)效機(jī)制，不斷提高老君廟機(jī)采系統(tǒng)效率。開(kāi)展能效對(duì)標(biāo)管理工作，與國(guó)內(nèi)先進(jìn)石油企業(yè)、先進(jìn)技術(shù)的能效指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，確定標(biāo)桿，通過(guò)信息化管理和先進(jìn)的技術(shù)措施，達(dá)到效率最佳的標(biāo)桿水平。實(shí)施能效對(duì)標(biāo)管理對(duì)于充分挖掘機(jī)采系統(tǒng)節(jié)能潛力，提升節(jié)能水平，提高能源利用效率，確保實(shí)現(xiàn)“十三五”節(jié)能目標(biāo)，具有十分重要的意義。

[1]朱立志.智能間抽裝置應(yīng)用及效果分析[J].化學(xué)工程與裝備，2013（2）：47-50.

[2]張偉，范登洲.提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率措施研究[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2004,20（5）∶16-17.

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[5]李建軍,范力,郝洪峰,等.油田開(kāi)發(fā)精益化增效管理[J],石油科技論壇,2011,30(3)：41-45.

The energy efficiency status of the mechanical production systems of Laojunmiao Oilfield is introduced,the gap between the energy efficiency level of the oilfield and the best level of benchmarking management is analyzed according to the requirements and the index system of CNPC energy efficiency benchmarking management,and look for the reasons causing the gap.Learning from other fields of experience,some equipment are updated,and some energy saving measures are taken.Replace motor and energy-saving control cabi?net,and optimize the combination of casing,sucker rod and oil pump;finish the efficiency test of the mechanical pumping systems of 556 oil wells,establish a network version application database,issue forecast evaluation reports and design the pumping unit system with minimum energy consumption;establish the"pumping unit energy-saving potential evaluation and design management system”; carry out the training of technical personnel on the use of benchmarking management system.The energy-saving technology transforma?tion of the mechanical pumping systems has obvious energy saving effect,and all the energy saving indexes are improved.

energy efficiency benchmarking;improvement of mechanical oil production system;benchmarking management

王梅

2015-12-14

郭煒（1985-），男，主要從事油田生產(chǎn)運(yùn)行管理、注采節(jié)能管理工作。