油田機采系統能效對標實踐

宮慶新（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

1 能效對標指標體系

通過逐步對比各自對標采油廠之間的開發方式和油藏特點，發現無論在油藏類型、深度、孔隙度、滲透率、開發階段、產液含水等方面各廠都比較接近，初步具備對標的可行性；之后，通過分析確定6項代表機采井采液能耗水平的指標，如表1所示[1]。

1）抽油機井采液單耗：反映產量和能耗的關聯度，是評價油田開發一定時期內的能耗水平指標，主要影響因素是產液量和消耗功率。

2）抽油機井系統效率：它是衡量油井工作水平高低的重要參數。其不僅反映了機抽井的節能狀況與經濟效益，也綜合反映了油田的技術裝備和管理水平，是評價機采井能量利用水平的綜合性指標和各項節能措施效果的依據，主要影響因素是產液量、沉沒度和消耗功率。

3）電泵井系統效率：采液單耗反映產量和能耗的關聯度，是評價油田開發一定時期內的能耗水平指標，主要影響因素是產液量和消耗功率。

4）電泵井采液單耗：它涉及油藏特性、技術設備和抽汲參數，主要影響因素是產液量、沉沒度和消耗功率。

5）螺桿泵井采液單耗：反映產量和能耗的關聯度，是評價油田開發一定時期內的能耗水平指標，主要影響因素是產液量和消耗功率。

6）螺桿泵井系統效率：它涉及油藏特性、技術設備和抽汲參數，主要影響因素是產液量、沉沒度和消耗功率。

通過對比近3年這6項指標的變化情況，優選各廠3年最好指標作為本次對標體系的標桿。為了方便各廠之間指標對比分析，針對6項指標的可能影響因素進行分析拆解，詳細調研機采工藝設備參數，對管理節能措施的數量及效果進行統計分析，方便各廠與標桿廠之間尋找差距，為制定整改措施打下基礎。

機采系統效率、采液單耗作為機采井單耗定額管理指標，原則上以同行業能耗指標最好值為標桿，同時，借鑒歷年指標變化趨勢確定階段性標桿值（表1）。通過對比，抽油機井系統效率以大港采油一廠為標桿，采液單耗以大港采油五廠為標桿；電泵井系統效率以大慶采油六廠為標桿，采液單耗以大港采油五廠為標桿；螺桿泵井系統效率以大慶采油三廠為標桿，采液單耗以大慶采油六廠為標桿。

2 差距對比及影響因素分析

2.1 與標桿采油廠差距對比（表2）

1）電動機負載率較低。采油三廠抽油機井在用普通電動機902臺，其中，運行時間超過10年的有176臺。電動機負載率24.36%，電動機負載率小于20%井有799口，電動機負載率大于75%井有46口，這些抽油機配備電動機裝機功率不合理，功率利用率、系統效率較低。

表1 能效對標標桿體系

表2 各油田機采井對標情況統計

2）抽汲參數匹配不合理，油井生產運行效率低。采油三廠抽油機井采用“長沖程、慢沖速、大泵徑”有利于提高系統效率和泵效，平均沖程3.69 m，與大港油田4.45 m相比，少0.76 m，平均沖速5.11 min-1，與大港油田3.52 min-1相比，快1.59 min-1，造成泵效低4.1個百分點；同時，由于大港油田采用組合抽油桿，進一步降低了懸點載荷。采油六廠采液單耗和系統效率水平均處于較高水平，但通過泵型細分看，采油六廠?57泵型對應的系統效率偏低，采液單耗偏高，主要是?57泵型比大港2個采油廠系統效率要低。

3）螺桿泵井系統效率偏低。采油六廠螺桿泵井單耗要低，但系統效率比三廠低0.65個百分點。針對系統效率影響因素看，除去產量水平影響外，主要有兩個因素：受高液面影響，采油六廠螺桿泵井平均動液面408 m，比三廠高32 m；從轉速看，采油六廠螺桿泵的平均轉速比三廠低6.4 r/min。由此說明，螺桿泵井通過上產進一步調控產能水平還具有較大提高系統效率的潛力。

4）電泵井單井日耗電偏高。采油六廠電泵井單耗要低于大港采油一廠，但比大慶采油三廠要高。通過電泵井生產水平與設備參數看，采油六廠電泵井產量水平比采油三廠要高出56 t/d；受高產能影響，采油六廠電泵井配備的電泵泵型大，電動機額定功率大，電動機損耗要高，平均電動機額定功率51.77 kW，相比采油三廠35.73 kW要高16 kW。綜上所述，電泵井采液單耗較高，大港采油一廠的電泵井水平也反映了受產能影響而導致能耗偏高的實際情況[2]

2.2 產液量影響因素

抽油機井系統效率隨產液量的增加而不斷上升，當產液量小于10 t/d時，系統效率低于7%，主要是低產液井供液不足和泵效降低原因所致；當產液量大于40 t/d時，系統效率處于較高水平（大于30%），其后增加幅度逐漸放緩，油井產液量每增加10 t/d，系統效率提高1.5個百分點。

采油三廠系統效率小于20%的井有253口，這部分井產液量小于20 t/d，是節能挖潛的重點。根據產液量高低優化舉升方式，主要采取間抽、更換節能抽油機等節能措施[3]。

2.3 沉沒度影響因素

抽油機井系統效率隨舉升高度的增加而增加，即隨沉沒度的減小系統效率不斷增大。當沉沒度達到一定值時，系統效率趨于平緩；當沉沒度過低時，由于主要是氣影響增加，泵效降低、產液量下降，導致系統效率下降。因此，油井應保持合理沉沒度，對于大慶采油三廠特高含水階段，抽油機井合理沉沒度為150～450 m。

采油三廠抽油機井54.7%處于合理運行狀態。針對沉沒度偏高和偏低井，合理優化運行參數，采取優化設計、下調參等節能措施。

2.4 消耗功率影響因素

隨著消耗功率的增加，系統效率略有上升，但變化并不明顯，且大部分井處于相對合理范圍。其中消耗功率過?。ㄐ∮? kW）的28口井，主要是三低井（即沉沒度低、泵效低、產液量低）導致系統效率也較低；而消耗功率高（大于19 kW）的86口井產液量也較高，裝機功率偏大，導致系統效率下降。對于這部分井主要采取機型、電動機合理匹配和設備節能改造等措施[4]。

3 措施及效果

3.1 管理節能

大慶采油三廠：

根據高能耗低效率油井存在的主要問題分析，節能潛力表現在兩個方面：一是采取管理措施，進一步挖掘原有系統節能潛力，優化匹配運行參數，強化生產運行管理，年采取節能管理措施7815井次，年節電545.1×104kWh；二是采取技術措施，提高舉升設備利用率，降低運行載荷及電量消耗，計劃實施1720臺次節能技術措施，年節電2 378.0×104kWh。

大慶采油六廠：

1）結合檢泵對抽油機井進行整體參數優化，通過對機、桿、泵、沖程、沖速等抽汲參數的優化組合，可以有效提高運行工況，降低電能消耗，提高抽油機井的整體運行效率。計劃實施抽油機井整體優化等措施200口井。

2）電泵井通過開展優化設計，減級降低裝機功率，從而達到節能降耗的目的。年優化設計30口，達到年節電78.7×104kWh的目標。

3）螺桿泵井調小參。根據合理沉沒度研究確定了機采井能耗節點新標準，對部分供液不足井實施調小參，年實施30口，達到年節電15.3×104kWh的目標。

3.2 技改節能（表3）

大慶采油三廠：

通過對大慶采油三廠機采系統分類統計，為了提高舉升設備利用率，降低運行載荷及電量消耗，2014、2015年在采取綜合節能措施的基礎上，加強節能精細化管理，加大高效節能技術應用力度，規劃實施20項1140臺套節能技術措施來保證對標目標的完成，年節電1 642.2×104kWh。

表3 大慶采油三廠2016年節能技術措施

大慶采油六廠：

1）更換抽油機節能電動機，可以使電動機功率因數處于0.85以上的較高水平。計劃實施伺服電動機系統70口井，實施后平均單井有功功率下降1.40 kW，單井年節電1.23×104kWh。應用超越離合器，通過抑制電動機發電，提高電動機和皮帶的傳動效率，可達到節能和增產目的。計劃實施超越離合器100口井，實施后平均單井有功功率下降1.23 kW，單井年節電1.08×104kWh[5]。

2）應用電泵自動補償控制柜。線路損耗中的無功電流卻可以通過一定的方法，使其降低到最低程度，從而使傳輸回路上的線損只剩下有功電流的線路損耗。自動補償就是根據這一基本原理研制的。2016年安裝10臺，年節電23.4×104kWh。

3）應用雙轉螺桿泵?；诼輻U泵采油技術的明顯節能優勢，實施抽油機井、電泵井轉螺桿泵井措施，2016年計劃實施15口，年節電86.5×104kWh。

通過統計，可計算的六項能耗指標可有效反應采油工程系統的電量和氣量等能耗。從表4可以看出，采油三廠、采油六廠在機采井單耗和機采井系統效率指標控制上結合管理提升和技術應用后，相比措施前的2016年均有所提升。

表4 機采井對標效果統計

4 認識及建議

科學分解指標。針對技術指標受油層條件、開發方式影響較大，存在波動性的特點，確定了以縱向對標為主的思路，指標制定既切實查找和解決管理問題，又客觀分析能耗變化趨勢。

針對抽油機井能耗節點多、涉及專業面廣、各節點效率不易量化的問題，確定了影響系統效率指標敏感參數，并根據標桿井的統計情況給出參考值，簡化了分析流程，便于基層分析和掌握。

開展低效井治理。堅持“低-高效井”對標方法，將低效井原因初步歸類，根據不同問題優化管理和技術措施。

開展群眾性總結交流活動?？偨Y、交流、分享能效對標階段成果，完善對標實踐庫，規范了抽油機盤根松緊標準，應用力矩扳手定量操作；推廣調心盤根盒，降低盤根盒與抽油桿之間的摩擦力；實施機采井節能巡檢掛牌，明晰各能耗點情況，提升機采節能管理水平。

有針對性地制定改進措施，把握經濟性、可行性原則，即改進措施要做到簡便易行，小投入、大產出，投資回收期盡可能短。通過綜合分析改進措施的節能效果，最終確定本單位的分階段對標指標提高目標值[6]。