節能降耗技術在機械采油中的應用

宋冰（大慶油田有限責任公司第十采油廠）

節能降耗技術在機械采油中的應用

宋冰（大慶油田有限責任公司第十采油廠）

隨著油田的開發，大部分油田進入高含水期，能耗加大，節能形勢嚴峻。目前機械采油系統應用的節能技術有螺桿泵采油配套技術、間歇采油技術、小井眼技術，以及應用在抽油機上的節能技術。通過節能技術應用情況介紹及效果分析，證明了不同節能技術、方法與設備的節能效果。

節能降耗 抽油機 間歇采油 螺桿泵 提撈采油

油田生產開發耗能主要分布于注水、采出及集輸三個過程。由于目前國內油田主要采取機械采油方式，油田機采舉升耗電約占油田生產總耗電的三分之一左右。目前油田用的大多是游梁式抽油機，這種抽油機用電量大，耗能高，因此，根據實際情況應用適當的節能降耗技術顯得格外重要。采油系統中常用的節能增效技術有螺桿泵采油配套技術、間歇采油技術、小井眼采油工藝以及應用在抽油機上的節能技術。

1 螺桿泵采油配套技術

近幾年，地面驅動單螺桿泵（簡稱螺桿泵）采油機械設備，在國內外油田得到了廣泛的應用。由于與抽油機相比，螺桿泵采油系統[1]具有運行效率高、能耗低、投資小、占地面積小、噪音污染低等優點，隨著配套技術的日益完善，其應用前景廣闊。

螺桿泵是一種容積泵，它的排量與轉子的轉速成正比，因此可以根據地層的供液能力改變泵的轉速，實現最優的供采關系。舉升同等的液量，螺桿泵耗電要比抽油機低三分之一左右。

為了保證螺桿泵井的正常生產，延長系統的使用壽命，必須對螺桿泵井進行嚴格的生產管理：螺桿泵正常運行后，除停電、更換盤根等特殊情況，不能隨便停機；投產后的螺桿泵應在最低轉速下運行，當液面穩定后，過載電流最高極限不能超出正常運行的1.2倍；投產后，電源相序下行任意改動，如停機重新調整過載和時間，待機組運轉正常后才能離開現場。

由于螺桿泵系統攜砂性好，不發生氣鎖，因此適用于高黏度、高含砂、高含氣量的油藏；另外，由于其體積小、噪音低、無原油泄漏，在有限的空間內能安裝更多的泵，所以更適合在環境敏感區安裝，如家屬區、平臺、街道旁等。

2 間歇采油技術

對于儲量豐度低、滲透率低、單井產量低的區塊，如果采用常規方式進行開采，就會造成很大浪費。這種情況下，間歇式采油就會發揮優勢。下面介紹兩種以機動設備為動力源的活動間歇采油工藝技術：活動式螺桿泵間歇采油技術以及提撈采油工藝技術。

2.1 活動式螺桿泵間歇采油技術

活動式螺桿泵間歇采油系統井下運用常規的螺桿泵，地上采用拖拉機作為動力源，由變速用萬向連軸節與螺桿泵井口驅動頭相連，將拖拉機的動力傳給井下螺桿泵，將井下液舉升到地面。抽出的油進入油灌車，送到中轉站進行處理。由此實現降低成本、簡化抽油工藝的目的。

解決螺桿泵間歇抽油的關鍵是起抽時的啟動扭矩，間歇時間由扭矩和油井恢復程度決定。只要掌握了每口井的合理間歇周期，就能夠實現螺桿泵間歇采油。

不同液面恢復速度的間抽周期見表1。

表1 不同液面恢復速度的間抽周期表

2.2 提撈采油工藝技術

抽油機采油成本主要由電費、藥劑（清防蠟劑、除垢劑以及高效洗井液）費、作業費構成，其中電費占了很大比重。提撈采油[2]不發生電費和藥劑費，這兩項就可大大節約成本，另外，提撈井作業費用也比抽油機井小得多。而對于待開發區塊而言，由于提撈采油不用上集油管線、電力設施以及井口裝備等地面設施，其一次投資和投資回收期大大降低，在采用常規抽油方式低于開發經濟界限的區塊可以采用這種方式投入開發，這在一定意義上擴大了開發的區域范圍。

隨著油田開發進入中后期，出現了許多“不出油井”，這些油井的存在，既造成了能源的浪費，也造成了人力的浪費，給管理工作帶來很多因難。對這些井采用提撈采油技術，解決了能源浪費問題，并簡化了管理。

圖1為提撈采油作業場景。

3 小井眼采油工藝

滿足下面四個條件之一的油井稱之為小井眼井：

◇井徑小于215.9 mm；

◇全井90%的井徑小于177.8 mm；

◇井徑小于152.4 mm；

◇井徑小于該地區常規井井徑。

小井眼井有很多優點，主要是在鉆井上：能夠節約鉆井液用量，節約鋼材，占地面積小，減少運輸量及勞務費等。對于采油來說，由于抽油桿質量減輕、抽油設備變小，能夠降低能耗和采油成本。

4 抽油機井上的節能技術

在抽油機井上進行節能降耗，有兩方面的工作可做：一是參數偏大的井[3]：小機型，換小泵徑、下調地面參數或者實行間抽制度；二是應用節能設備。

4.1 下調參數

對于地面參數已經調到最小，但示功圖仍然顯示供液不足的井，通過換小機型，能夠保證供采協調。在換小機型前，要對油井功圖載荷進行長期統計分析，保證換小機型后不會出現負載荷以及扭矩超過額定值的現象。

泵效30%或示功圖顯示供液不足的井需要換小泵徑，最好是在檢泵時下入，這樣能節約投入。

下調參數要保證參數下調后，流壓、動液面不會發生大的變化，不能影響油井的產量。

對于參數無法下調或調小后仍然屬于三低井的油井，可以實行間抽制度，利用液面恢復曲線確定間抽井的停抽時間；利用動液面下降曲線確定間抽井的停抽時間。間抽可以節電60%，而產量、含水數據變化不大。

4.2 節能設備

節能設備主要包括節能抽油機[4]、節能配電箱以及節能電機。首先，應在抽油機上作文章，其次考慮使用節能型配電箱和節能電機。

常規游梁式抽油機結構簡單，可靠耐用，操作維修方便，但它存在著高耗能的缺點，有些油田對其進行了改造。開發出了雙驢頭、偏輪抽油機以及低矮型抽油機，這樣，既保留了游梁式抽油機的優點，又具有節能降耗的特點。

雙驢頭抽油機以常規游梁式抽油機為基礎，對四連桿機構進行改進，采用變徑圓弧狀游梁后臂，游梁與橫梁間采用柔性件連接。由于變參數四連桿機構的作用，其扭矩變化接近正弦規律，靜扭矩波動變小，由此達到節能目的。

偏輪抽油機是在常規游梁式抽油機后臂增設兩根桿件，其端部與游梁后端、連桿鉸接構成六連桿機構，這種機構改善了抽油機的平衡，使得其輸出扭矩峰值大大降低，降低了電動機額定功率，使得“大馬不再拉小車”。

由A油田試驗對比數據得出，與常規游梁式抽油機相比：雙驢頭抽油機系統效率提高8.2%，偏輪抽油機系統效率提高10.2%。

節能型配電箱上應用的技術有功率因數控制器調壓技術、無功補償技術等。

在油田開采初期，考慮到油田發展的需要，選型時一般都選容量較大的電動機，這樣隨著油田的開發，就出現了“大馬拉小車”的現象。抽油機井電動機功率偏大，也是“電老虎”，僅這一項就會多耗電10%左右。

高效節能型電動機的損耗僅是傳統落后電動機的幾分之一，而其效率卻大大高于傳統電動機。目前，節能電動機有永磁電動機、高轉差電動機、低速多功率電動機、高啟動轉矩雙速雙功率電動機等。應用原則為：對于啟動不困難，電動機利用率低、功率因數低的抽油機采用永磁電動機技術；對于產液量變化呈現周期性變化和供液不足的井采用雙速電動機技術；對于啟動困難的抽油井可采用高啟動轉矩電動機；對于其他條件適合應用節能電動機的抽油機井采用多功率電動機技術。

5 結束語

隨著油田的開發，新井主要以外圍低產、低滲透油井以及加密調整井為主，油井單井產量低，噸液耗能和噸油耗能更大。不論是從舉升方式的選擇上，還是從優化生產參數、選用節能設備方面，都應該加大節能措施的應用力度，應用“經濟、適用、有效”的節能采油技術降低投入，減少能耗，獲得較好的開發效果和經濟效益。

「1」王軍.螺桿泵在石油開發中的應用及節能分析[J].黑河科技,2003（3）:89-90.

「2」李長祿，崔寶文.低產油田應用提撈采油工藝技術探討[J].大慶石油地質與開發,2000（5）:58-60.

「3」董德明.抽油機節能措施的選擇與優化[J].油氣田地面工程,2008,27（10）:42-43.

「4」鐘平.抽油機高效節能技術[J].國外油田工程,2000,16（2）:32-35.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.02.005

宋冰，1997年畢業于中國石油大學（華東），工程師，從事采油工程方面的工作，E-mail：songbing@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶油田采油十廠工程技術大隊機采室，166405。

2011-12-04)