采油廠的節能采油方式

張子玉 王海霞 馮鼎 馮耀忠

（1.勝利油田分公司臨盤采油廠；2.勝利油田分公司純梁采油廠）

采油廠的主要任務是生產油氣。但同時又是電能、熱能和燃料等的消耗大戶。在采油廠的原油生產中采用節能采油方式，對于提高采油廠采油經濟效益和節能減排，具有重要意義。為此，我們對采油廠的原油生產的投入和產出進行了綜合分析，給出了采油廠節能采油方式的確定和計算，提出了采油廠實施節能采油方式的措施。

1 原油生產的投入產出分析

采油廠的主要產品是油氣。地層中的可采原油儲量，通過自噴井或機采井被舉升到地面后，首先進入礦場集輸系統。在此通過油氣分離和計量后，再沿礦場集輸管線，混輸到聯合處理站，進行油氣分離和脫水等處理后，再將最終產品——合格的商品原油外輸，天然氣供給用戶。同時將脫出的污水經凈化處理后，進行綜合利用或回注入地層，保持地層壓力。

采油廠的原油生產成本，除用于維持礦場集輸系統和聯合處理站和注水站的正常生產和正常注水外，還需用于對油水井采取各種地質工藝措施，以提高油井的原油產量和原油采收率。

通常，采油廠的礦場油氣集輸系統、聯合處理站和注水站等的生產投入基本上是固定的，只有油水井的投入和產出是變化的。因此，為提高采油廠采油的經濟效益和實現節能減排，就必須在原油生產中采用節能采油方式，降低生產投入，增加原油產量。

2 節能采油方式的確定和計算[1]

所謂采油廠的節能采油方式，就是逐步實施有效的綜合措施，發現、確定、并不斷保持完成原油生產計劃的采液、注水和礦場集輸條件，使抽油泵合理充滿，提高油井產量，同時使電能、熱能和燃料的消耗最少。為此，對油井采用節能采油方式，對注水井采用節能注水方式。

2.1 油井的節能采油方式

油井的節能采油方式的實質，就是優化油井的工作制度。在地層壓力未下降時，就開始注水。在保持地層壓力下開發油田時，通常利用兩種能量由每口油井中采油：注入水可有效地將井液由射孔段舉升至動液面，而機械采油則可將其舉升到井口，并將其沿集油系統送至聯合處理站。通常機械采油的效率要比注水采油高得多。同時采用兩種能量采油的總效率，取決于用注水和機械方法采出的液量。為了達到最高的采油效率就必須使高效的機械采油的產液量最高，低效注水的采液量最少，使油井在接近最佳狀態下生產。這時的節能效果，可由式（1）確定：

式中：

Ey.e.s——年節能效果，kW h；

350——油井的年生產天數；

Fp.f.c——油井的采油比能耗，kW h/t;

fo1，fo2——分別為采用節能采油方式前后的采出液含油；

η1，η2——分別為采用節能采油方式前后的采油效率；

fs.o——生產穩定時的產液含油。

通常，采用節能采油方式可提高油層的采收率和產液含油。俄羅斯在節能采油方式下，采1 t原油的費用，已下降了1~3盧布。在開發晚期的高含水油田上，采用節能采油方式，已使開采1 t原油的費用降低了15~20盧布。

2.2 節能注水方式

在油田的注水開發過程中，特別是在油田開發末期，采出大量的水。這不僅會增大水的開采費用，而且還會因污水造成嚴重的環境污染。采用節能注水方式不僅可大幅度減少采油廠的采油費用，還可在提高采收率的同時，極大地減少采出水量。節能注水方式的實質，就是在最佳注水壓力下注入必須體積的水。為此，必須確定補充由采出液體積造成的壓力虧空和要求的注入水體積。而采出液體積是由上級下達的采油計劃確定。之后就可計算平均實際、最大可能和最佳注水壓力。

第（i+1）年的注入水體積，由式（2）確定：

式中：

Qin(i+1)——第（i+1）年要求的注入水體積；

βi——節能采油方式開始時注入水體積，對開發初期地層條件下采出液體積的補償系數；

Qpr(i+1)——第（i+1）年的采出液體積。

這時的平均實際注水壓力，可由式（3）確定：

式中：

Pa.r.in——平均實際注水壓力；

Fa.in——實際注水比能耗，kW h/t。

表明油田所有注水井均在最佳節能方式下生產的最佳注水壓力，可由式（4）確定：

式中：

Po.in——最佳注水壓力；

d——目前采出液質量與其在地層條件下的體積之比；

Fp.f.c——油井采液比能耗，kW h/t；

β——補償系數；

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α——油井用機械和注水能量采液量之比。

在采油生產實際中，只有采取各種增注措施提高注水井的吸水能力，增加注水井數和降低注水管網網損，才有可能將實際注水壓力降至最佳值。任何高于最佳值的實際注水壓力，均表示上述措施不力。這時應對注水井采取一系列有效的增注措施和投注新井，對所有油井采取節能采油方式。或修訂因井間影響而變化的早先確定的節能采油方式。將注水壓力由實際值降至最佳值的節能效果，由式（5）確定：

式中：

Ee.c——將注水壓力降至最佳值的節能效果；

Pa.r.in——平均實際注水壓力；

Po.in——最佳注水壓力；

ηin——實際注水能量利用率；

Qy.in——年注水量。

由上述可知，采用節能采油方式的總節能效果為式（1）和（5）之和，即

式中E 是采用節能采油方式的總節能效果。

3 節能采油措施

采油廠的節能采油方式包括油井的節能采液和注水井的節能注水兩部分。

3.1 油井的節能采液措施[2]

1）定期對所有油井進行經濟分析，找出無利潤的低產井或高含水井，然后有針對性地對它們采取有效的地質工藝措施，將其轉變為盈利井。如不可能，就將其關井。

2）對高含水井實施水玻璃，各種酸液和惰性無機填料組成的水玻璃凝膠[3]、水玻璃和粘土懸浮液凝聚性凝膠[4]、硅酸鋁酸溶液成膠[5]、玻璃+鹽酸+無機填料[6]、原油重質餾分+油溶性表面活性劑[7]、三氯化鋁+尿素[8]等堵水膠及其新工藝，以減少采出液量和注入水體積，提高地層原油采收率。

3）對開發末期油田的耗能較大的油井進行核算優化，使其在合理、在最佳的機械、注水能量的分采液比下，以節能方式生產，以進一步提高采油效率。

4）采取各種有效措施，有針對性地解除低產井近井地帶的有機物、無機物，乳化液和水堵等各種堵塞，增加油井產能。

5）對油井采取各種有效的防蠟、防垢和緩蝕等工藝，增加油井產量和延長油井免修期。

6）對有桿泵井進行優化設計，配套采用各種新型高效防氣、防砂和防抽空的井下工具和地面裝置，優化油井生產。

7）將不盈利井和高含水井提前關井，保持地層流體穩定滲濾和提高采收率。

3.2 注水井的節能注水措施

1）優化各類地層的井網密度，適當增加注水井數，使地層壓力的分布更加均勻。或采用點狀注水和周期注水，使低排油儲量投入開發。

2）將注水壓力保持在初始最佳水平，并在采油時不超過極限壓降，以便在最低含水下，均勻開發地層，降低采液和注水能耗，提高采收率。

3）根據油田實際資料和給定的地層壓力變化間的關系，或地層壓力保持水平，確定注入水體積，消除過量注水。

4）盡可能將注水壓力降至最佳值，探求和消除造成注水壓力過高的因素。提高注水井的吸水能力，增加注水井數等。將注水壓力降低1 M Pa，每噸注入水可節電1 kW h。

5）在注水管網的管線上采用內涂層，降低管網的水力損失。

6）在注水系統中，采用小排量注水泵和點式注水，以縮短注水主管線長度，降低注水的費用。

7）確定和監測開發末期油田的日、月漲潮周期[9]，在漲潮和裂縫打開時停止注水或限制注水。在退潮或裂縫閉合時注水，同時對地層采取震動處理，以大幅度降低注水量和節約電能。

在采油廠的生產實際中，采用節能采油方式，可以大幅度提高采油廠采油的經濟效益和節能減排水平。

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