“三步”細化節能管控方法探討

程華榮（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

近年來，隨著油田含水逐年升高，低效井無效井數逐年增多，能耗水平居高不下，以往對高能耗設備的更新更換工作已完成90%以上，使得以換為主的節能方式已無法滿足工作需求。為了緩解節能壓力，采取“精管為主、調換為輔”的工作思路，從機采節能潛力的深入挖掘著手，形成了抽油機井“三步法”細化節能管控方法。

1 “三步法”節能管理方法闡述

1.1 第一步:利用“產液-耗電”圖鎖定節能潛力井

針對機采節能管理存在的問題，為了進一步提高機采節能工作管理水平，技術大隊組織開發了“產液-耗電”圖，見圖1。在圖上分配四個區域，A 區域為高效運行區，B 區域為一般潛力區，C 區域為重點挖潛區，D區域為異常待落實區[1-2]。分區有利于對油田能耗現狀的直觀解讀，有利于對潛力井的挖掘和對異常井的判斷。實際中，應針對重點挖潛區井重點關注，通過加強分析，優先采取節能挖潛措施。此過程為三步節能管理工作的第一步，目的是找出符合挖潛條件的潛力井，以便制定有針對性節能措施。例如圖1 中C 區域共有抽油機井126 口，進行節能措施重點實施和優選時也以這部分井為主。

圖1 抽油機井“產液-耗電”關系圖

圖2 舉升系統模擬圖

1.2 第二步:利用“節點分析”系統明確功率損失重點單元

該環節的重點是通過軟件模擬舉升系統（圖2），拆分耗能節點并進行節點效率分析，確定出最主要的能耗單元，再針對重點能耗節點的具體情況進行下一步工作。實際中，將耗能節點拆分為5 個，包括拖動單元節點（控制箱和電動機），傳動單元節點（皮帶、減速器和四連桿），抽油桿節點（盤根盒和抽油桿）[3-4]，泵管單元節點（抽油泵和油管），井口回油管線節點（表1）。

表1 節點耗能分析

1.3 第三步:利用“機采井節能優化軟件”優化節能措施

在利用第一步和第二步方法明確了重點挖潛目標井和待優化高耗能節點后，利用“機采井節能優化軟件”對單井進行優化設計，制定具體的節能措施和可執行方案，優化結果見表2。實際中，用軟件模擬地層條件，使用包括氣油比、溶解系數在內的原油高壓物性參數參與計算，能真實反映抽油機井地上地下的實際情況，優化后給出的節能措施和可行性方案模擬結果更加準確，為節能工藝實施提供依據。

考慮能耗分析軟件的不足，即僅考慮了單井耗能降低幅度，對平面注采關系、抽油機合理工作狀態和桿柱壽命等考慮不足。實際中，應在節能軟件優化基礎上，修正處理結果。修正時，以“單井合理流壓分析軟件”，在確定合理注采壓差基礎上，通過調整泵掛深度，獲得合適的油井流壓[5-6]；以“機采井動態控制圖”為依據，合理調整抽汲參數、匹配泵徑，保證油井合理工況；以“等強度組合桿柱優化設計軟件”為依據，合理匹配桿徑、桿柱長度，保證桿柱壽命、減少偏磨、延長檢泵周期。表3 給出了2017-2018 年制定各類優化修正措施情況，修正優化井949 井次，累計節電317.51×104kWh。

表3 2017—2018年制定各類優化措施 單位:井次

此外，針對優化中效果不理想油井，采取間抽措施節電。按照油量影響少、電量節約多、生產管理方便的原則實施間抽[7-8]。在時間上要求執行早，每年在3 月中旬開始實施間抽；在制度上著重優化，利用不穩定試井理論和相關軟件對部分高能耗井，進行間抽制度優化，將動液面恢復速度變緩拐點時設為間抽時起抽的最佳時機，形成以單井產油量、電量或綜合經濟效果為優化目標的多種間抽制度以供選擇[9-10]；在實施方式上根據現場情況分批次執行。

表2 優化結果

2 現場應用情況

依照“三步”節能方法開展機采節能挖潛管理工作以來，優化了一批重點挖潛區和一般潛力區潛力井。A 油田目前共有各類機采井6 500 余口，從節能挖潛目的出發，2018—2019 年利用“三步法”查找潛力井，制定技術和管理措施節能3 699井次（表4），其中：技術類措施6項，包括應用節能電動機和控制箱、抽轉螺、防蠟器、更換直驅螺桿泵等；管理措施12 項，包括調沖程、調沖速、調泵徑、優化管柱、降回壓、盤根和皮帶的松緊調整、平衡調整和間抽等。經統計，技術措施累計節電為629.47×104kWh ， 管 理 措 施 累計 節 電 為1 079.42×104kWh ， 合計 措 施累計節電達1 708.89×104kWh，節電效果顯著。

對以上措施節電情況進行了排序，措施節電效果見圖3。從節電效果看，短期內管理類間抽措施仍舊在所有節能措施中占主導地位，其次為應用節能型電動機和控制箱、調小沖速；再次為降低回壓、更換直驅螺桿泵和調小轉速3 項措施；剩余的其他11 項措施均有不同程度的節能效果，但占總節電量的比重依次減小。

表4 措施井節能效果統計

圖3 措施節電效果圖

3 結論

1）利用“產液-耗電”圖鎖定節能潛力井，利用“節點分析”系統明確功率損失重點單元，利用“機采井節能優化軟件”優化節能措施，形成了“三步”細化節能管控方法，有利于節能工作開展。

2）考慮節能軟件不足，制定相應措施時應綜合考慮油井合理流壓分析結果、機采井動態控制圖和桿柱優化軟件計算結果，從而在實現預期節能效果的同時，維持平面注采關系、保證合理工況、延長桿柱壽命，實現系統高效運行。

3）從整個節能效果看，管理類間抽措施仍舊在所有節能措施中占主導地位，應用節能型電動機和控制箱、調小沖速、降低回壓、更換直驅螺桿泵和調小轉速等措施節電效果也很好，占比也較大，應作為節能挖潛的重點措施考慮。