抽油機井能耗動態控制圖在油井用電管理中的應用

朱益飛（中國石化勝利油田分公司孤東采油廠）

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抽油機井能耗動態控制圖在油井用電管理中的應用

朱益飛（中國石化勝利油田分公司孤東采油廠）

在油田生產中，控制油井噸油開發成本，提高油井能源利用效率，是各油田目前面臨的一項重要研究課題。介紹了抽油機井能耗動態控制圖的制圖依據、制作方法，以及利用能耗動態控制圖治理低效井的應用實例。有效管理和控制各油井的能耗動態變化，分析油井用能是否處在合理狀態，實踐證明能有效控制與降低單井能耗，治理措施效果明顯。

抽油機井能耗動態控制圖千米噸液日耗電電能利用率

在油田生產中，評價油井能耗高低的標準不是日耗電量，而是油井百米提液單耗。高耗能油井一定有節電潛力，日耗電高的油井不一定有節電潛力［1］。在油田開發中，抽油機井耗電占總耗電量的40%左右，抽油機井耗電管理水平的高低直接體現出油田開發企業油井管理水平?？刂朴途畤嵱烷_發成本，提高油井能源利用效率，是各油田目前面臨的一項重要研究課題［2］。因此，利用抽油機井能耗動態控制圖，進行管理和控制各油井的能耗動態變化.分析油井用能是否處在合理狀態。

1　能耗動態控制圖

1.1特點

抽油機井能耗動態控制圖是根據油井耗電量與抽油機井產液量的相關性，結合生產實際而制作出來的?？梢灾庇^地反映抽油機井的用電是否在合理工作區間，從而有效判斷抽油機井耗電情況。如哪些油井處在合理狀態下工作，哪些油井有節能潛力，哪些油井有能源浪費問題等等。通過制作油井能耗動態控制圖，有利于開展油井用能用電分析，有利于制定有針對性地治理措施，有利于提高油井用電管理水平。

1.2制圖依據

油井用電主要有地面設備流程的配套情況、井筒桿管泵及防砂的組合情況，地面設備流程及井筒組合是以油層供液的需要而建立的，油層因素決定了油井耗電量的大小，而井筒因素和地面設備流程匹配優化的水平高低決定了抽油井機用電管理水平的高低［3］。

1.2.1油層因素

采油工作是以井組和單元為單位，單井影響用電的因素主要是油井供液能力的大?。痪M開發采有效液，降低井組噸油耗電量。計算抽油機井系統效率如下：

式中：

η——抽油機井系統效率，%；

η油層——油層工作效率，%；

η井筒——井筒效率，%；

η地面——地面系統效率，%；

Q日液——日產液量，t；

h有效——提液有效揚程，m；

q日耗——日耗電量，kWh。

1.2.2井筒因素

相對于機采系統效率而言，抽油機提液作的功分為有用功和無用功。無用功由克服桿柱重量、不合理液柱重量、慣性載荷、振蕩載荷、沖擊載荷、各類摩擦載荷和地層液向上的推舉力組成合力新作的功。無用功組分越小，電能利用效率越高。

1.2.3地面因素

抽油機井地面系統效率是抽油機效率、皮帶效率、電動機效率、自控箱效率、變壓器效率、管網流程效率之積，即：

式中：

η地面——抽油機井地面系統效率，%；

η抽油機——抽油機效率，%；

η皮帶——皮帶效率，%；

蕭夫人伸出顫抖的手，她嘴唇哆嗦卻沒有發出聲來，因為她知道只要她出聲蕭飛羽就會停下離去的腳步，可是……英雄淚從蕭飛羽臉上滑落?！昂簯涯钅赣H十八年的惦念，也悵然母親十八從未走出安和莊大門，所以孩兒會為母親而戰。”余音還在，身影已消失書房之外。

η電動機——電動機效率，%；

η自控箱——自控箱效率，%；

η變壓器——變壓器效率，%；

η流程——管網流程效率，%。

2　制作方法

利用抽油機有效揚程計算出的千米噸液日耗電指標，能很好地反映油井用電情況。在系統效率計算公式中，油井有效揚程、日耗電和油井日產液是相關線性函數，以日產液為橫坐標，千米日耗電為縱坐標建立坐標系，形成抽油井能耗動態控制圖。分為專項治理區、管理挖潛區、合理區、資料落實區。將油井數據標入坐標系后，標點位置的不同，直觀反映了抽油井用電情況。資料落實區上限、合理區上限或管理挖潛區下限、管理挖潛區上限或專項治理區下限的計算公式為：

式中：

q千米日耗電——抽油機井千米噸液日耗電，kWh；

η——油井系統效率，%；

當η為70%時，直線斜率即為資料落實區上限線斜率。

當η為25%時，直線斜率即為管理挖潛區下限斜率。

當η為15%時，直線斜率即為專項治理區線斜率。

3　抽油機井能耗動態控制圖的應用

3.1油井有效揚程

式中：

h有效——油井提液有效揚程（液體密度忽略不計），m；

L動——油井動液面，m；

P回——油井回壓，MPa；

P套——油井套壓，MPa。

3.2千米揚程日耗電

式中：

q千米日耗電——抽油機井千米噸液日耗電，kWh；

q日耗——油井日耗電，kWh；

h有效——油井提液有效揚程，m。

3.3分析應用

現場生產過程中，單井日電耗很高，但是千米噸液日耗電很低，屬于合理的生產用電，相反有的抽油機井單井日耗電低，但是千米噸液日耗電很高，具有較大的挖潛空間，但有的井存在大孔道現象，含水很高，采油效率較低，電能利用效率低。所以油井節電分析挖潛的原則是最大限度地滿足開發需要，降低千米噸液日耗電量，提高油井用電管理水平，避免進入為了節電而節電的誤區。

3.3.1專項治理區

該區域井單耗較低，噸液耗電很高，用電不合理。生產特點是油水井對應很差，不供液或供液差生產，地面配套調速電動機或低轉速電動機裝置，具有“雙低一高”特性，即日產液量低、參數低、噸液耗電高。個別井桿管偏磨嚴重存在液量基本正常、單耗高的現象；該區域主要針對三低井、偏磨井、調速電動機井分別進行專項治理，經過治理措施的抽油機井可進入管理挖潛區治理。

3.3.2管理挖潛區

該區域油井噸液耗電較高，需優化挖潛。油井供液比專項治理區要好，但是由于方案設計或管理上的問題，井筒及地面配套存在較大的優化空間，用電挖潛潛力大。通過具體的單井分析，制定以“五優化一配套”為主要內容的一井一策措施，措施實施后該區油井可進入合理區。

3.3.3合理區

該區域油井噸液耗電處于正常生產范圍，是合理的生產用電。生產特點是油井供液能力強，油水井對應調控關系完善，具有“兩高一低”特點，即日產液量高、單耗高、噸液耗電相對較低，油井用電趨于合理；即進行井間對比分析，對于有效揚程相同、日產液量相近的油井，重點對上部區域油井進行優化，使落點向合理區下部移動。優化措施：井組動態調配，降低井組綜合含水，采有效液；井筒桿管泵優化，采用大泵、淺抽，小參數生產，降低抽油機井無用功的消耗；應用節能設備。措施實施后，合理區油井由上部區域向下部區域轉移。

3.3.4資料落實區

該區域油井千米噸液日耗電小于3.8 kWh，小于理想狀態下提液所需理論耗電值，主要是由計量設備故障造成的讀數不準；由于存在大孔道現象，造成連抽帶噴生產。主要治理措施：檢修計量設備；泵徑升級或放大生產參數排液；個別井停機自噴或高含水井關；油層調剖、堵水或改變液流方向。

3.3.5分區塊、單元的應用分析

油層因素影響較突出的區域為資料落實區和專項治理區，專項治理區主要為井網待完善區域，資料落實區主要為大孔道嚴重或生產制度偏小區域；管理挖潛區是主要以井筒、地面為主要影響因素的區域，合理區則為油層、地面、井筒3方面因素優化匹配相對合理區域，該區域挖潛的做法是使落點向下部移動。

4　應用實例

24C215井在動態控制圖版上標在專項治理區（圖1），生產層位館下，日產液量4.5 t，日產油量2.4 t，含水44.5%，2007年3月長期不供液生產，動液面1288 m，該井不僅在開發上屬于低效井，而且千米噸液耗電量也高達47.6 kWh，屬于典型的高耗能井。經過開展油井用電節點分析，找出該井產生低效的原因：無水井對應造成地層能量不足；使用電磁調速電動機生產內耗高。針對該井實際生產情況實施了利用低沖速電動機替換電磁調速電動機以降低生產能耗的措施進行了專項治理，合理調整注采結構。措施實施后，不僅有效地提升了油井產量，而且千米噸液日耗電量降至30.2 kWh，降低了17.4 kWh，從專項治理區經治理后轉到合理區，治理效果非常明顯。

圖1　24C215井能耗動態控制圖

5　結束語

實踐證明，利用抽油機井動態能耗控制圖，對油井用電情況開展動態分析，將生產油井分成專項治理區、管理挖潛區、合理生產區和資料落實區四大類，并對專項治理區和管理挖潛區的油井開展油井用電節點分析，找出影響油井產生低效的主要原因，提出有針對性的低效油井專項治理措施，通過有效組織治理措施，從而達到提升油井系統運行效率，提高電能的利用效率，降低千米噸液日耗電量的目的，有效地提高了油井用電管理水平，具有良好的實用性和推廣應用價值。

［1］朱益飛，石曉明，馬冬梅.提高孤東油田機采系統效率的途徑［J］.電力需求側管理，2009，11（4）：46-48.

［2］朱益飛，王乾澤，徐慧娟.勝利油田機采系統現狀及能耗控制對策分析［J］.石油工業技術監督.2006，22（5）：21-24.［3］王鴻勛，張琪.采油工藝原理［M］.北京：石油工業出版社，1992：150-151.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.11.007

2015-06-21）

中國石油集團節能企標委召開標準送審稿審查會和標準復審會

朱益飛，高級工程師，1989年畢業于華東石油學院（生產過程自動化專業），從事油田計量與節能新技術新工藝的研究與推廣應用工作，E-mail：zhuyifei112.slyt@sinopec.com，地址：山東省東營市河口區仙河鎮勝利油田孤東采油廠技術質量監督中心，257237。

2015年10月27日～29日，中國石油天然氣集團公司節能節水專業標準化技術委員會在北京召開標準送審稿審查會和標準復審會。與會專家經過充分討論，通過了《固定資產投資工程項目可行性研究及初步設計節能篇（章）編寫通則》等五項標準送審稿的審查。會議還對《節能節水統計指標及計算方法》等六項標準進行了復審，對《油氣集輸系統用熱技術導則》等三項標準的開題立項工作進行了審查，明確了2016年標準制修訂計劃。節能企標委主任委員黃飛出席會議并就做好下一步標準制修訂工作提出了要求。