機(jī)采節(jié)能技術(shù)研究與應(yīng)用

張辛

摘要：有桿抽油作為世界石油工業(yè)傳統(tǒng)的采油方式之一，是應(yīng)用最早也最為廣泛的一種人工舉升采油法，迄今為止在采油工程人工舉升方式中一直占主導(dǎo)地位，在我國(guó)石油幵采中發(fā)揮著舉足輕重的作用。有桿泵采油是石油開(kāi)釆中最主要的開(kāi)采方式，游梁式抽油機(jī)仍然是主要的機(jī)械采油設(shè)備，使用比例高達(dá)90%以上。隨著油田開(kāi)發(fā)的不斷深入，采油成本逐年遞增，幵展有桿抽油系統(tǒng)能耗與節(jié)能技術(shù)研究，對(duì)油田節(jié)能降耗及高效開(kāi)發(fā)具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī);電機(jī);系統(tǒng)效率;能耗

引言

常規(guī)有桿抽油一直是最為廣泛應(yīng)用的一種傳統(tǒng)機(jī)械采油方式，也是迄今為止在采油工程中一直占主導(dǎo)地位的人工舉升方式。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)有9萬(wàn)多口井，其中常規(guī)抽油機(jī)占80%以上，其耗電量占油田油氣生產(chǎn)總耗電量的30%左右。其系統(tǒng)效率一般不足30%，有一些甚至在5%以下。按最新資料統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)有桿抽油的系統(tǒng)效率以大慶油田為最高達(dá)30%，勝利油田為24，也就是說(shuō)整個(gè)機(jī)采系統(tǒng)工作過(guò)程中有70%以上的能量做了無(wú)用功，造成了大量的浪費(fèi)。如何應(yīng)用各種節(jié)能技術(shù)和方法提高抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率，實(shí)現(xiàn)機(jī)采設(shè)備節(jié)能降耗，是當(dāng)前油田可持續(xù)發(fā)展面臨的主要任務(wù)之一。

1?精細(xì)對(duì)標(biāo)管理，挖掘系統(tǒng)潛力

系統(tǒng)效率測(cè)試工作是各項(xiàng)采油工作的基礎(chǔ)和依據(jù)，工程系統(tǒng)確立了以“泵掛”和“產(chǎn)液”為標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)標(biāo)體系。年開(kāi)展系統(tǒng)效率測(cè)試兩次，根據(jù)測(cè)試結(jié)果開(kāi)展達(dá)標(biāo)井和未達(dá)標(biāo)井的雙向分析，尋求單井節(jié)能潛力并制定合理的下步對(duì)策和方案。低產(chǎn)低效井，轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式，科學(xué)投入;高產(chǎn)液高含水井，綜合分析，有效堵水;日常管理方面，強(qiáng)化細(xì)化分析，精細(xì)管理。

2?實(shí)施分級(jí)管理，突出區(qū)塊治理

實(shí)施分類管理，區(qū)塊集中治理。對(duì)區(qū)塊進(jìn)行ABC法管理：根據(jù)區(qū)塊平均系統(tǒng)效率全廠區(qū)塊分為四類，差區(qū)和較差區(qū)是集中治理的重點(diǎn)。

3?系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整，提高地面效率

3.1 電機(jī)優(yōu)化匹配

目前抽油機(jī)的電動(dòng)機(jī)主要從三個(gè)方面實(shí)現(xiàn)節(jié)能：其一，人為地改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，主要是改變電源頻率，以實(shí)現(xiàn)與負(fù)荷特性的柔性配合;其二，從設(shè)計(jì)上改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（如高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)和超高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)），從而改善電動(dòng)機(jī)與抽油機(jī)的配合;其三，提高電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率和功率因數(shù)。已經(jīng)成功研制了變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)、雙速電動(dòng)機(jī)、超高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)、電磁滑差電動(dòng)機(jī)、稀土永磁電動(dòng)機(jī)、繞線式異步電動(dòng)機(jī)等驅(qū)動(dòng)設(shè)備。

因此，我們首先確定不同電機(jī)使用的節(jié)能高效區(qū)間，其次，確定節(jié)能產(chǎn)品在不同井的匹配原則，達(dá)到提高功率因數(shù)，減少輸入功率，提高節(jié)能設(shè)備有效利用率的目的。在低產(chǎn)低滲油田，在條件允許的情況下，電機(jī)匹配應(yīng)遵循以下原則：

A、對(duì)于供液充足的高產(chǎn)非稠油井，宜選用6、8極的電動(dòng)機(jī);

B、對(duì)于稠油井選用8極以上的電動(dòng)機(jī);

C、低滲透、供液不足的低產(chǎn)稀油井或特稠油井，宜選用12極（12極電機(jī)最高沖次不能超過(guò)3次/分）。

D、對(duì)于需要經(jīng)常洗井作業(yè)的低產(chǎn)井，宜選用6/12極、8/12極雙速電動(dòng)機(jī)，以便快速抽出洗井液并在低速下正常運(yùn)行。

E、單速與雙速電機(jī)的選擇：由于雙速電動(dòng)機(jī)共用一套定、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，為兼顧兩個(gè)轉(zhuǎn)速下的指標(biāo)。在同機(jī)座號(hào)情況下同一轉(zhuǎn)速時(shí)與單轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)相比，功率、效率、功率因數(shù)和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩等技術(shù)指標(biāo)都有一定的降低，所以，在地質(zhì)條件不復(fù)雜、井況較穩(wěn)定的情況下應(yīng)需選擇單轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)。

全年實(shí)施電機(jī)優(yōu)化匹配30口井，一個(gè)匹配單元平均有功節(jié)電率按57%、平均單井有功功率100kw.h，一個(gè)匹配單元可實(shí)現(xiàn)月節(jié)電 100 *57% * 30=1710kw.h，年節(jié)電2.05萬(wàn)kw.h。

3.2?稀土電機(jī)充磁

永磁稀土電機(jī)隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)，及油井生產(chǎn)狀況造成的載荷或輸入電壓的波動(dòng)，使其內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)逐漸減弱，出現(xiàn)消磁的現(xiàn)象，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)研究統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，新稀土電機(jī)正常使用三年便會(huì)出現(xiàn)退磁現(xiàn)場(chǎng)，是電機(jī)節(jié)能效果減弱。因此，我們通過(guò)對(duì)磁鋼進(jìn)行充磁處理，使其接近或達(dá)到開(kāi)始時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，以提高或延長(zhǎng)稀土電機(jī)的使用壽命和節(jié)能效果。

本年度結(jié)合系統(tǒng)效率測(cè)試分析，對(duì)功率因數(shù)小于0.5的稀土電機(jī)進(jìn)行充磁處理，共計(jì)完成72臺(tái)，平均單井功率因數(shù)提高0.42，單臺(tái)日節(jié)電約為11.6度。

3.3?開(kāi)展間抽生產(chǎn)

以單井經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)為依據(jù)，對(duì)低產(chǎn)低效井開(kāi)展規(guī)模間抽，針對(duì)我廠區(qū)塊多，井況復(fù)雜，油品性質(zhì)多樣性的特點(diǎn)，利用井口連續(xù)液面裝置進(jìn)行在各區(qū)塊選取典型井25口井進(jìn)行前期試驗(yàn)，摸索不同區(qū)域液面恢復(fù)規(guī)律，制定“一井一策”間抽制度。按照躲峰填谷的思路進(jìn)行落實(shí)。全年有效實(shí)施間抽352口井，累計(jì)節(jié)電330.9萬(wàn)度。

4?圍繞供排協(xié)調(diào)，提高井下效率

我們以 “優(yōu)化、簡(jiǎn)化、提效”為總體思路，“以最優(yōu)沖次為前提、然后確定合理沖程和泵徑”的調(diào)整原則，利用“采油采氣工程優(yōu)化設(shè)計(jì)與決策支持系統(tǒng)”對(duì)單井調(diào)參設(shè)計(jì)，在保證產(chǎn)量不變、效率最優(yōu)前提下進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化;通過(guò)與地質(zhì)所包隊(duì)、各采油隊(duì)工程及地質(zhì)技術(shù)員一起開(kāi)展單井經(jīng)濟(jì)參數(shù)評(píng)價(jià)討論會(huì)，確定單井最佳的生產(chǎn)方式和生產(chǎn)參數(shù)，并落實(shí)執(zhí)行。

5?強(qiáng)化老井基礎(chǔ)管理，提高基礎(chǔ)管理水平

為落實(shí)全面實(shí)現(xiàn)的降本增效工作，強(qiáng)化采油現(xiàn)場(chǎng)“五率”管理，打造采油井規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，實(shí)現(xiàn)管理節(jié)能的目的。

6?結(jié)論

（1）系統(tǒng)效率測(cè)試分析是節(jié)能工作深化研究的基礎(chǔ)和必要條件;

（2）節(jié)能設(shè)備的合理匹配優(yōu)化可以更加充分的發(fā)揮設(shè)備節(jié)能潛力;

（3）不同類型井的經(jīng)濟(jì)泵效不同，因此，參數(shù)優(yōu)化的重點(diǎn)及順序也應(yīng)有所不同;

（4）井下合理流壓研究是今后調(diào)參及節(jié)能工作研究的目標(biāo)和發(fā)展方向;

（5）新型節(jié)能設(shè)備的試驗(yàn)和合理使用看有效的推動(dòng)節(jié)能工作的開(kāi)展。