樊慶海

(中國石化河南油田分公司采油二廠, 河南唐河 473400)

古城油田位于河南泌陽凹陷北部斜坡帶西部，大部分油井屬于稠油區(qū)塊，原油含蠟高、凝固點(diǎn)高，需通過使用電磁加熱器加熱才能順利外輸，造成耗電成本高。

習(xí)近平總書記在黨的二十大報(bào)告中強(qiáng)調(diào)：“必須牢固樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，站在人與自然和諧共生的高度謀劃發(fā)展?！睂W(xué)習(xí)貫徹黨的二十大精神，扎實(shí)推動綠色發(fā)展，促進(jìn)人與自然和諧共生，共同建設(shè)美麗中國。

如何開展節(jié)電措施降低能耗，打造綠色低碳企業(yè)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)良性可持續(xù)發(fā)展，古城油田積極宣傳節(jié)能降碳和綠色發(fā)展理念、普及節(jié)能減碳知識、提升全員節(jié)能意識，培養(yǎng)勤儉節(jié)約、綠色低碳的生活方式、消費(fèi)模式和生活習(xí)慣；積極推廣節(jié)能降碳先進(jìn)適用技術(shù)和產(chǎn)品，“綠色低碳，節(jié)能先行”、建設(shè)“清潔高效低碳循環(huán)”是綠色企業(yè)的需要。

本文重點(diǎn)探討如何通過使用節(jié)能新技術(shù)、新產(chǎn)品達(dá)到節(jié)電的目的。

1.高耗電設(shè)備使用現(xiàn)狀

（1）因油井含蠟高、凝固點(diǎn)高，外圍區(qū)塊32口油井需使用電加熱+雙空心桿熱水循環(huán)工藝，解決油井結(jié)蠟、生產(chǎn)回壓高的問題，需使用管道加熱器解決原油外輸?shù)膯栴}，對17口進(jìn)高架罐生產(chǎn)的油井需使用電加熱棒加熱用罐車回收原油，造成用電成本高。

（2）電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不能根據(jù)油井生產(chǎn)狀況實(shí)現(xiàn)自動調(diào)整，造成油井電力損耗加大。

（3）企業(yè)內(nèi)電氣設(shè)備老舊損耗加大，造成電力損耗加大。

（4）隨著企業(yè)改制企業(yè)人員的減少，間開油井執(zhí)行峰谷電價(jià)的難度加大不易落實(shí)。

（5）調(diào)參、調(diào)平衡開展不及時，機(jī)采效率提升難度大。

（6）生產(chǎn)生活中關(guān)閉電腦、空調(diào)不及時造成電力浪費(fèi)。

2.節(jié)約用電創(chuàng)建綠色企業(yè)的具體措施

2.1 使用太陽能、套管氣等多能互補(bǔ)方式替代電磁加熱器加熱方案

現(xiàn)階段油井采用的雙空心桿熱水循環(huán)系統(tǒng)由電磁加熱器、離心泵、中頻控制柜、儲水罐等組成，目前加熱循環(huán)系統(tǒng)日用電375度（其中：電磁加熱器用電量310kW·h/d，循環(huán)泵65kW·h/d）。

2.1.1 存在的問題

（1）加熱能耗較高，且全時段加熱。古城油田單井加熱共32口，其中雙空心桿13口，井口加熱器12口，高架罐7口，未實(shí)現(xiàn)加熱閉環(huán)控制，全時段加熱，沒有發(fā)揮出峰谷電價(jià)政策降本優(yōu)勢。

（2）工藝參數(shù)需優(yōu)化: 采出液加熱參數(shù)的確定未考慮節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性，特別是冬季，加熱參數(shù)設(shè)置較高，且井口保溫措施差。

（3）套管氣、太陽能等清潔能源沒有優(yōu)化利用，2021年4月對畢店區(qū)塊套管氣情況進(jìn)行了一次摸底，其中部分油井套管氣達(dá)0.2MPa，具備一定潛力，目前全部放空生產(chǎn)，另有一套太陽能裝置因站內(nèi)生產(chǎn)原因長期停用。

2.1.2 方案目的和優(yōu)化原則

（1）節(jié)能減碳：充分利用太陽能、套管氣等清潔能源，替代一部分電加熱用能；同時探索和優(yōu)化偏遠(yuǎn)單井分段加熱工藝，以解決高凝油井雙空心桿防蠟和地面降回壓能耗大的問題。

（2）減費(fèi)：充分利用峰平谷電價(jià)差異化政策，發(fā)揮電價(jià)低的谷段加熱蓄熱功能，降低單井加熱電費(fèi)。

2.1.3 工藝優(yōu)化的基本原則

（1）多能互補(bǔ)原則：按照太陽能、套管氣和電能等現(xiàn)有資源優(yōu)先利用次序，優(yōu)先利用太陽能和套管氣，不足部分由谷電補(bǔ)充。

（2）投資節(jié)約和分階段實(shí)施原則：利用井場閑置的儲罐、太陽能裝置、循環(huán)泵、分離器、管線和閥門等，利用以太陽能、套管氣和電能互補(bǔ)的加熱裝置，保留信息化通信接口，實(shí)現(xiàn)無人值守。

（3）安全平穩(wěn)原則：在保證用電、用氣安全的基礎(chǔ)上，儲能裝置能夠保證嚴(yán)寒冬季無太陽能、套管氣補(bǔ)充情況下，仍能利用谷電平電保證油井安全平穩(wěn)生產(chǎn)。

2.1.4 方案內(nèi)容

本方案利用閑置集油器為蓄熱緩沖罐、以軟化水為蓄熱介質(zhì)，按照套管氣、太陽能和谷價(jià)電能優(yōu)先利用次序，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有加熱資源的儲存與互補(bǔ)利用；并通過當(dāng)前雙空心桿生產(chǎn)工藝，以采出液出口溫度為控制目標(biāo)，對循環(huán)水泵進(jìn)行閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)參數(shù)的最優(yōu)化，達(dá)到節(jié)能降本目標(biāo)。

（1）用熱平衡校核計(jì)算。以循環(huán)水回水溫度為控制目標(biāo)，增加變頻器控制循環(huán)泵流量來實(shí)現(xiàn)空心桿加熱的精準(zhǔn)控制。采用時鐘控制進(jìn)行谷電加熱，兼顧到太陽能、燃?xì)庋a(bǔ)熱共用一個蓄能器，加熱溫度目標(biāo)溫度預(yù)定75℃，水容積13m3。

（2）基本工藝流程。結(jié)合當(dāng)前運(yùn)行情況，簡化流程，利用舊有40m3集油器作為蓄能器，以軟化水為介質(zhì)；改造雙空心桿循環(huán)流程，再分別安裝太陽能補(bǔ)熱器、套管氣燃燒器等。

2.1.5 實(shí)施效果

（1）通過流程改造實(shí)施后效果良好，后期又對臨近3口井流程改成，通過一套多能互補(bǔ)系統(tǒng)同時帶動4口井，解決油井結(jié)蠟、生產(chǎn)回壓高的問題，日可節(jié)電0.12萬度，達(dá)到了節(jié)電降碳目的。

（2）經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)施后，可根據(jù)氣象條件、套管氣資源情況，實(shí)現(xiàn)全年4種模式運(yùn)行，即：

純谷電、谷電+太陽能、谷電+套管氣、谷電+太陽能+套管氣：可節(jié)電36萬度/a，節(jié)費(fèi)27.72萬元/a。

（3）節(jié)能與減碳

純谷電：降碳17.8t/a；谷電+太陽能：降碳97.6t/a；谷電+套管氣：降碳104.8t/a ；谷電+太陽能+套管氣：降碳183.2t/a。

2.2 采用抽油機(jī)變頻控制柜滿足低產(chǎn)、低能井穩(wěn)定、高效生產(chǎn)

油田部分低產(chǎn)、低能井的連續(xù)生產(chǎn)造成電力的無用消耗，古城油田積極引進(jìn)采用機(jī)采工藝與自控技術(shù)高度融合的抽油機(jī)變頻控制柜解決此問題。

抽油機(jī)變頻控制柜基于常規(guī)三相交流異步電動機(jī)的變頻控制技術(shù)，主要是在數(shù)據(jù)處理中心( DSP ）內(nèi)建立完整的數(shù)學(xué)模型，以實(shí)時計(jì)算懸點(diǎn)位置，綜合外部開關(guān)量輸入的光桿每個沖次的基準(zhǔn)信號，通過軟件自動計(jì)算出光桿運(yùn)行的上下止點(diǎn)，并作為變速運(yùn)行的依據(jù)。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對電動機(jī)的速度、位置、電流、扭矩、電壓等電參數(shù)獨(dú)立的閉環(huán)控制，可根據(jù)油井生產(chǎn)需要，控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)運(yùn)行過程中全程變速運(yùn)行：將每個沖次的運(yùn)行分為10個時間段，可分別設(shè)置驢頭上行速度、減速時間、上止點(diǎn)超低速運(yùn)行時間、下行加速時間、速度、減速時間、下止點(diǎn)超低速運(yùn)行時間等參數(shù)。

通過預(yù)設(shè)參數(shù)，有效地控制光桿在上下止點(diǎn)附近平穩(wěn)的加、減速及低速運(yùn)行，上下行過程中高速運(yùn)行的狀態(tài)，從而達(dá)到減少沖程損失提高泵效、減小抽油桿沖擊載荷、減少抽油桿的偏磨、降低管桿故障、延長檢泵周期的目的。滿足油田低產(chǎn)、低能井超低沖次連續(xù)、穩(wěn)定、高效生產(chǎn)的需要。

實(shí)施后可節(jié)電44%，古城油田對22口低產(chǎn)、低能井采用此技術(shù)，年可節(jié)電31.68萬度，節(jié)費(fèi)24.39萬元。

2.3 采用抽油機(jī)智能驅(qū)動節(jié)能穩(wěn)產(chǎn)控制柜減少空抽造成能源空耗

對于低產(chǎn)低效井，能耗高和系統(tǒng)效率低的根本原因是供采不協(xié)調(diào)，即采抽速度大于供液能力，導(dǎo)致泵效持續(xù)下降，造成能源浪費(fèi)大，甚至空抽造成能源空耗。

提升泵效是實(shí)現(xiàn)供采協(xié)調(diào)、降低能耗、提高系統(tǒng)效率最直接、最有效的方法和手段。提升泵效并把泵效持續(xù)穩(wěn)定在合理區(qū)間，才能實(shí)現(xiàn)能耗最小化、產(chǎn)液量最大化、系統(tǒng)效率最優(yōu)化。古城油田積極引進(jìn)抽油機(jī)智能驅(qū)動節(jié)能穩(wěn)產(chǎn)控制柜解決此問題。

抽油機(jī)智能驅(qū)動節(jié)能穩(wěn)產(chǎn)控制柜特點(diǎn)原理：實(shí)現(xiàn)油田機(jī)采系統(tǒng)“供采協(xié)調(diào)、提升泵效和系統(tǒng)效率”的目標(biāo)，無傳感器本地閉環(huán)控制方式，利用“本地”：采集-分析-計(jì)算，適時調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)動作，實(shí)現(xiàn)油井生產(chǎn)參數(shù)的最優(yōu)化控制，無需依托互聯(lián)網(wǎng)、也無需依托數(shù)字化平臺，能夠?qū)λ协h(huán)境下的抽油機(jī)進(jìn)行智能化控制，“知快知慢、能快能慢；知轉(zhuǎn)知停、能轉(zhuǎn)能?！保苯硬杉妳?shù)據(jù)、即時探知地層變化，適時調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)姿態(tài)，精準(zhǔn)控制電機(jī)快慢——實(shí)現(xiàn)恒定泵效合理區(qū)間的技術(shù)目標(biāo)，以沉沒度在合理位置下合理泵效的轉(zhuǎn)矩特征作為控制依據(jù)，控制系統(tǒng)鎖定該轉(zhuǎn)矩特征的電參基準(zhǔn)值，運(yùn)行過程中通過自動調(diào)速糾正偏離該轉(zhuǎn)矩特征的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)恒定當(dāng)前合理沉沒度的最佳泵效狀態(tài)的控制目標(biāo)。

通過30口井使用效果，年可節(jié)電42萬度，節(jié)費(fèi)33.73萬元，降低碳排放43.17tCO2，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤53.1噸。

2.4 采取其他技術(shù)節(jié)約用電的方式

（1）開展油井生產(chǎn)方式調(diào)整，推行峰谷錯峰用電降低電費(fèi)，根據(jù)油井狀況實(shí)施間開措施，將間開井生產(chǎn)時間優(yōu)先調(diào)整至0點(diǎn)至8點(diǎn)低谷時段開抽。

（2）實(shí)施油井線路無功補(bǔ)償示范工程，對部分油井安裝無功補(bǔ)償柜，減少無功功率損失。

（3）推廣應(yīng)用抽油機(jī)高效電機(jī)、永磁電機(jī)和星三角智能轉(zhuǎn)換等節(jié)能技術(shù)，2022年對67口老舊電機(jī)更換為節(jié)能電機(jī)。

（4）提高抽油機(jī)井機(jī)采系統(tǒng)效率，根據(jù)油井狀況變化及時調(diào)參、調(diào)平衡，對熱采高產(chǎn)井安裝變頻柜遠(yuǎn)程調(diào)參，使油井始終處于合理的生產(chǎn)狀況，實(shí)現(xiàn)節(jié)電目的。

（5）對生活、辦公樓配電室安裝自動斷送電設(shè)備，即每天下午下班后18:30自動斷電、一分鐘后自動送電，避免了員工匆忙下班后忘關(guān)電腦和空調(diào)造成的電力浪費(fèi)。

（6）對生活礦區(qū)、計(jì)量站安裝太陽能路燈替代傳統(tǒng)的高耗能路燈，對辦公室、宿舍安裝LED節(jié)能燈替代老舊的日光燈。

3.結(jié)論

通過使用節(jié)能新技術(shù)、新產(chǎn)品的推廣使用和“綠色低碳”強(qiáng)化節(jié)電措施活動的開展，2022年同比節(jié)約電量168萬度，節(jié)費(fèi)129.36萬元，達(dá)到了節(jié)能降耗的目標(biāo)，為創(chuàng)建綠色企業(yè)打下了良好的基礎(chǔ)。

下一步將對有條件的油井繼續(xù)推進(jìn)使用節(jié)能新技術(shù)，特別是利用太陽能、套管氣、谷電的多能互補(bǔ)方式，以“奉獻(xiàn)清潔能源，踐行綠色發(fā)展”為理念，全面建成“清潔、高效、低碳、循環(huán)”的綠色企業(yè)為目標(biāo)，為油田企業(yè)推進(jìn)全面可持續(xù)發(fā)展奠定綠色基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)“綠水青山就是金山銀山”的中國夢。