油井液面連續監測及間開控制節能技術系統的應用

吳昭（大慶油田有限責任公司第二采油廠）

近年來，隨著國際原油價格的持續低迷，導致投資規模下降，給油田企業開展節能技術改造造成嚴重的資金和技術缺口。如何推進能源管理創新，加快推行合同能源管理，解決企業節能技術改造中的難題，促進企業節能技術改造升級，已成為目前油田開發企業一個重要的研究課題。特別是低壓、低滲、低產油井，抽油機泵效低、抽油機系統效率低、設備損耗大、維護工作量大、能耗大、采油成本高，要提升低產油井提質增效工作，確保油井穩產高效運行，必須采用先進的生產工藝技術，實現油井動液面實時連續監測、工況自動診斷、參數自動調節技術，使油井處于高效、安全的生產狀態，達到節能降耗、增產高效和提高油井開采效益的目的[1]。為此，在調查研究的基礎上，對部分供液不足油井提出采用油井液面連續監測及間開控制節能技術的改造項目方案。為解決節能技術改造項目資金不足的問題，油田與提供該技術的專業節能技術服務公司簽訂合同能源管理，創新了能源管理模式，采取節能成果分享的合同投資管理方式，由專業節能公司墊付企業節能工程投資資金，專業節能公司在企業節能項目運行期的直接節能效益中獲取分成利潤作為投資回報。

1 油井液面連續監測及間開控制節能技術系統的組成

油井液面監測及自動排采系統主要由井下數據采集模塊和自動排采控制模塊集成。井下數據采集模塊主要由聲波發射接收器、聲波發射接收控制器組成，該模塊能實時采集井下液位數據，為自動排采系統提供準確的液位數據。自動排采控制模塊：根據井下液位的數據變化以及用戶的參數設定值，通過RS485 或其他接口，自動控制變頻器的輸出頻率，適時調整抽油機沖速，對地層供液能力極差的油井實現間歇式抽取方式，實現油井自動化控制，達到實現節能降耗的目的。

2 次聲波液位監測原理

次聲波液位監測原理見圖1。次聲發聲裝置產生的次聲波沿油套環空向井內傳播，在節箍、音標、液面等處形成反射后被微音器接收，接收的微音信號經過多級濾波放大和信號矢量疊加合成處理，利用液面波自動識別技術得到液面深度。

3 主要技術參數

◇管壓監測范圍：0～10 MPa；誤差：0.05 MPa；

◇液面監測范圍：10～3000 m；誤差：≤0.5%；

◇變頻控制接口：RS485 或其他接口；

◇工作環境：-30～60 ℃；

◇系統電壓：380 V/220 V（AC）；

◇防護等級：IP66；

◇可增加現場數據遠傳功能（GPRS）。

4 油田合同能源管理配套措施

為確保油田合同能源管理項目的有效實施，積極應對低油價適應我國經濟發展新常態，加快油田企業節能技術改造，積極引進合同能源管理節能管理創新模式，解決企業節能技術改造資金不足和節能減排目標等問題，從完善企業內部配套管理制度入手，推進合同能源管理制度在油田企業的應用。主要采取以下幾項配套管理措施。

制定油田合同能源管理項目管理辦法，積極鼓勵專業節能服務公司進入油田節能技術服務市場。設立油田節能人才專家庫，通過成立“合同能源管理”指導委員會，積極培育油田內部節能市場，不斷挖掘油田企業節能減排空間，對節能改造項目進行節能效果評估，組織對節能專業公司資質和技術服務能力的審核和評估，組織對節能項目進行公開招標。建立油田節能專業技術服務公司信息儲備庫，將具備專業節能技術服務資質的節能公司納入油田節能專業技術服務公司信息庫，建立油田開發企業與節能企業之間的技術交流平臺。做好合同能源管理項目的招投標管理，建立有序的合同能源管理市場，規范標準化的合同文本內容。制定企業合同能源管理相關技術標準，嚴格依法依規執行能源管理合同。做好項目運行管理，完善能源計量手段，切實做好合同能源管理項目的節能量統計、節能效益核算和項目資金結算等工作，為節能專業公司創造規范有序的良好運行環境。積極推進油田能源體系建設，按照試點先行、典型帶動、穩步推進、逐步建成的原則，建立實施一套完整的標準、規范，在企業內部建立起一個完整有效的、形成文件的管理體系，注重建立和實施過程的控制，使能源管理活動、過程及其要素不斷優化。通過例行節能監測、能源審計、能效對標、內部審核、組織能耗計量與測試、組織能量平衡統計、管理評審、自我評價、節能技改、節能考核等措施，不斷提高能源管理體系持續改進的有效性，實現能源管理方針和承諾并達到預期的能源消耗或企業用能設備“能效倍增”目標。通過建立更加規范、科學的能源管理系統，實現可持續發展，促進油田降低能源消耗、提高能源利用效率，推動行為節能，更有效地開展能源管理。利用國家的扶持政策，積極爭取國家對企業多方面的政策扶持，積極爭取相關優惠政策，發揮企業節能減排主體作用。對符合國家合同能源管理獎勵標準的節能技術改造項目，積極配合節能專業公司做好合同能源管理項目實施后財政獎勵資金的申報工作。

5 項目現場應用實施情況

2013年，大慶油田某采油廠與某節能技術服務公司簽訂油田供液不足井節能降耗技術服務合同，節能技術服務公司對該廠20 口供液不足油井應用油井液面連續監測及間開控制技術。項目實施前后20 口油井生產數據對比見表1。

由表1 可知，項目實施后，在油井保持相對穩定的前提下（產液量略有提升），油井電動機功率因數平均提高了0.399，平均單井日節電量達48 kWh，平均單井有功功率下降了2 kW，平均單井無功功率下降了18.99 kvar，百米噸液耗電量下降了2.37 kWh，綜合節電率達到34.1%，油井平均系統效率提升5.61%。實現了油井動液面實時監測、工況診斷、生產參數自動調節，使油井處于高效、安全的生產狀態，達到了節能降耗、增產高效和提高油井開采效益的目的，取得了良好的項目實施效果。

6 綜合效益評價

1）項目實施后，百米噸液耗電量下降了2.37 kWh，綜合節電率達到34.1%，平均單井日節電量達48 kWh。20 口油井日節電量達960 kWh，累計年節電量達到350 400 kWh。按照工業電價0.631元/kWh 計算，則年節電費達221 102.4 元。

2）油井系統效率由項目實施前9.68%提升到項目實施后的15.29%，油井平均系統效率提升5.61%，有利于“能效倍增”計劃目標的實現。

3）按照節約1kWh電能減排0.997kg二氧化碳，即減少0.272 kg 碳排放計算，則該技術系統實施后每年可減少碳排放95 308.8 kg。

4）油井液面監測及自動排采系統根據動液面的實時狀況自動調節抽油機工作參數，實現節能降耗，提高噸油效益。

5）動液面的在線監測和數據遠傳，減輕了工人的勞動強度，節省了管理成本及費用。

6）項目實施后，減少了檢泵作業時間和費用，提高了管理和技術水平。合理優化抽油機工作參數、確保抽油機安全可靠高效運行，給油田生產管理和節能工作帶來可觀的經濟效益。

7）自投入現場應用以來，該系統運行正常，極少發生運行機制故障，現場維護簡單，安全可靠。

8）井下數據采集模塊實時采集井下數據，為自動排采系統提供準確的液位數據；自動排采控制模塊通過RS485 或其他接口，自動控制變頻器的輸出頻率，適時調整抽油機沖速，對地層供液能力極差的油井實現間歇式抽取方式，實現油井自動化控制和智能化生產，實現系統整體節能降耗。

9）按照合同能源管理項目合同中雙方的相關約定，項目實施后節能回報期為6年以及油田與專業技術服務公司節能成果分享的合同投資管理方式，專業節能技術服務公司在合同期內每年可按比例獲得相當可觀的投資回報。

7 結論

實踐證明，油井液面連續監測及間開控制節能技術系統是一種針對低壓、低滲、低產油井的先進開采生產工藝技術，具有低產油井智能化生產的特點，它能有效解決低效油井能耗高、生產成本高、設備損耗大和維修工作量大等問題。采用合同能源管理創新模式實施油田節能技術項目改造，不僅可有效解決油田企業在節能減排方面存在的資金和技術不足的難題，降低企業自身投資風險，促進油田企業節能減排，實現用能設備“能效倍增”計劃目標，而且有利于營造油田企業內部節能專業市場，促進能源管理機制創新，具有良好的推廣應用前景。

[1]朱益飛,石曉明,馬冬梅.提高孤東油田機采系統效率的探討[J].電力需求側管理,2009,11(4):44-48.