配套節能工藝技術在油田生產中的應用

張輝（大慶油田有限責任公司第六采油廠）

配套節能工藝技術在油田生產中的應用

張輝（大慶油田有限責任公司第六采油廠）

大慶喇嘛甸油田經歷了由低含水到高含水的采油過程，在此過程中采用了減少無效或低效循環水量和降低注水、采油和集輸等系統單耗的工藝技術和配套裝備。在注水方面，采用分壓注水，更換注水泵機芯，注水站微機巡控技術，安裝磁化器、污水化學處理等技術；在抽油機井方面，采用節能型抽油機、使用聯組窄V帶，使用高轉差電機、新型四功能節電箱、防噴盒、磁防蠟器、合理組合采油管桿、優化設計方案等；在電泵井方面，采取優化設計方案、調節放氣油嘴、使用高壓無功補償控制器，降低啟動裝置等；在集輸方面，通過在原油中加入冷輸劑冷輸、采用變頻調速技術，安裝磁降凝降黏裝置，對輸油系統效率進行分析等，節能效果顯著。

工藝技術 油田 節能 應用

喇嘛甸油田已經進入高含水后期，隨著采出液含水率的不斷上升，采油過程中消耗能量的對象也逐漸發生變化。在低含水采油期，能量大部分消耗在“油”上；而在高含水采油期，能量絕大部分消耗在“水”上。從能量消耗的比例來分析，減少無效或低效循環水量是節能降耗的措施之本。與此同時，努力降低注水、采油和集輸等系統的單耗，也是節能降耗的有效方法。兩種方法相結合，既可以提高油田的開發和管理水平，又可以收到明顯的節能效果。

1 提高注水系統效率的工藝技術及配套裝備

注水系統主要包括注水電動機、注水泵和注水管網。注水系統效率是指在油田注水地面系統范圍內有效能與輸入能的比值。提高注水系統效率的關鍵是提高注水泵和管網的效率。通過幾年的改造和完善，在提高注水系統效率方面已形成一系列配套技術。

1.1 分壓注水改造技術

注水是油田提高采收率重要手段之一。每一個注水系統控制著幾十口甚至上百口注水井的生產。為保證吸水壓力高的注水井完成配注量，以往注水泵的壓力以滿足高壓注水井為條件，而對于系統中注水壓力低的注水井用閥門控制注水，水流量損失很大。為了降低注水單耗，大慶喇嘛甸油田從1991年開始采用高、中、低壓三級分壓注水技術[1]。目前共建成分壓注水站17座，安裝注水泵59臺。其中高壓注水泵32臺，建成高壓注水干線105 km，平均泵壓達16.5 MPa，到配水間平均管壓14.6 MPa；低壓注水泵27臺，低壓注水干線35 km，平均泵壓達15.0 MPa，到配水間平均管壓13.0 MPa。采用高、中、低壓分技術后，不僅保證了油田合理有效的注水，而且取得了顯著的節能效果。

1.2 注水站機泵換泵芯技術

機泵換機芯技術是指在原有運行機泵的基礎上更換泵芯和電動機，加大泵葉輪流道使泵的排量增大。應用這一技術后，泵效提高了近2.5個百分點。

1.3 注水站微機巡控技術

綜合應用控制總線技術，高精度、高可靠性的傳感技術和電磁機構控制技術，運用現代化控制理論和計算機，實現對注水站的全方位監控。應用該技術后，注水單耗降低了0.1～0.25 kW·h/m3。

1.4 注水井安裝磁化器增注技術

水經過磁化器的磁場處理，其表面張力下降、潤濕性改善，而且磁場可以吸附水中的鐵磁性雜質，凈化水質。目前喇嘛甸油田在155口注水井上安裝了磁化器，平均單井增注217 m3/d，增注率達12%左右。

1.5 污水化學處理

污水是喇嘛甸油田注水用水的主要來源，因此，降低污水中的雜質含量對提高油田的注水效果有重要意義。在污水處理過程中，采用了新型污水處理化學助劑，共推廣使用于7座污水處理站，注水水質達到了新標準的要求。

通過以上工藝技術的應用，到2010年底，注水系統效率各項指標明顯提高，注水用電單耗節能3.18 kW·h/m3，見表1。

表1 注水系統效率

2 提高抽油機井系統效率的工藝技術及配套裝備

經過近幾年的發展和完善，主要形成了以下幾種較為成熟的工藝配套技術。

（1）節能型抽油機。采用節能抽油機可以節電8%～10%，使整機系統效率提高2～3個百分點。

（2）聯組窄V帶。聯組窄V帶具有滑差率小、丟轉少、使用壽命長等優點，與普通皮帶相比平均節電2%左右，提高整機系統效率0.5個百分點。

（3）高轉差電動機。高轉差電動機具有轉差率高、起動轉矩大、起動電流小、機械特性軟、能承受沖擊負載等特點，因此在負載輕的條件下，可使系統效率提高1～4個百分點。

（4）新型四功能節電箱。四功能節電箱其內部具有過壓、欠壓、過流等保護功能，可保障設備不受瞬變電壓電流的影響或破壞，提高用電效率，延緩用電設備老化，可最大限度地降低用電系統的電耗，不產生任何高次諧波。應用后可使功率因數提高到0.85以上，同時降低了燒電動機的概率。

（5）標準光桿配石墨調心防噴盒。防噴盒可減少摩擦損失，延長盤根的使用壽命。

（6）磁防蠟器。應用磁防蠟器后，可緩解結蠟狀況，提高井下效率，還可延長熱洗周期，減少電能的消耗。

（7）合理組合采油管、桿。采用組合采油管、桿后，降低了油管、桿的彈性損失，降低了油管斷、脫的概率，節約了作業費用。

（8）優化設計方案。在日常生產過程中，充分利用抽油機井動態控制圖，對泵況不正常和供采關系不協調的井，及時采取措施，既能增加產量，又可大幅度提高系統效率。

3 電泵井系統形成的節能配套技術

（1）優化設計方案。通過科學計算、實地考察，優選泵型、泵掛和泵的級數，潛油電泵能夠達到其最高效率。

（2）調節可調式低壓放氣油嘴。通過地面連續調節油嘴直徑，尋找供采協調的最佳點，增加了合理控制套管氣的范圍。

（3）高壓無功補償控制器。無功補償控制器采用32位ARM微處理器芯片、多任務操作系統內核，實現了實時數據采集、通訊、歷史數據存儲、故障報警、電網諧波分析、無功補償等功能。可以控制多達16路電容組、16路開關量監測，可以直接連接電腦進行聯機操作，并根據無功功率大小、功率因數和電壓范圍，自動控制電容器投切進行補償，有效地提高供電電壓質量、提高配電網絡的安全穩定及經濟運行水平。無功補償控制器與電泵井系統的完美結合，有效地延長了電泵井的使用壽命。

（4）電泵井降壓啟動裝置。電泵井降壓啟動裝置可降低電泵啟動時的電壓和電流，減少燒泵的機會，延長電泵機組的壽命。

通過以上技術，使電泵井的系統效率由1990年的29.30%上升到2010年的38.71%，提高了9.41個百分點。

4 提高集輸系統效率的工藝技術及配套裝備

隨著油田綜合含水不斷上升，產液量不斷加大，油氣集輸的負擔日益加重，目前采用的節能配套技術已初見成效[2]。

（1）油井不加熱集輸技術。油井不加熱集輸，即所謂的“冷輸”，就是在原油中加入冷輸劑，降低原油的凝固點，從而達到管道輸送的條件，與加熱集輸工藝相比，全年可節約天然氣2 412×104m3。

(2)變頻調速技術。可以自動及時地調節輸出電源的頻率，從而改變泵的轉速以達到節電的目的，平均節電率為33%～40%。

（3）油井降凝降黏技術。安裝磁降凝降黏裝置后，油井井口與計量間匯管壓力平均降低0.05 MPa。

（4）輸油系統效率控制。利用系統效率控制可以方便地找出輸油系統的薄弱環節，從而加強管理，提高工作效率，見表2。

表2 輸油系統效率

在集輸系統開展新技術推廣和改造以后，輸油系統效率提高7.16個百分點，輸油泵泵效提高3.18個百分點，集輸油自耗氣下降1.88 m3/t。

[1]黃伏生.喇嘛甸油田特高含水期水驅綜合調整技術研究[M].北京：石油工業出版社，2003:21-23.

[2]趙偉.喇嘛甸油田儲層動用狀況及綜合調整方向[J].大慶石油地質與開發，2002:32-33.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.02.011

2010-12-07)

張輝，2006年畢業于大慶石油學院，助理工程師，從事采油技術研究，E-mail：Liumj@cnpc.com.cn，地址：大慶油田有限責任公司第六采油廠第三油礦地質隊，163000。