王雪梅（大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠）

機(jī)采系統(tǒng)應(yīng)用能效對標(biāo)管理方法探討

王雪梅（大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠）

在基層采油隊(duì)?wèi)?yīng)用能效對標(biāo)這種管理方法，對機(jī)采井按區(qū)塊“定額”對比單耗指標(biāo)；按井組“橫向”對比管理水平；按單井“縱向”對比節(jié)能效果，按照現(xiàn)狀分析、制定方案、方案實(shí)施、對標(biāo)評價(jià)、持續(xù)改進(jìn)五個(gè)階段循環(huán)開展，提高機(jī)采井能效水平。目的在于形成一套完整、成型的工作經(jīng)驗(yàn)與管理模式，從而提升節(jié)能工作管理水平，開創(chuàng)節(jié)能降耗新局面。

能效對標(biāo) 單耗定額 機(jī)采井 系統(tǒng)效率 百米噸液耗電

能效對標(biāo)管理是指企業(yè)為提高能效水平，與國內(nèi)同行業(yè)先進(jìn)企業(yè)能效指標(biāo)進(jìn)行對比分析，確定能效標(biāo)桿指標(biāo)，通過節(jié)能管理和技術(shù)措施，達(dá)到能效標(biāo)桿指標(biāo)或更高能效指標(biāo)水平的能源管理活動(dòng)。能效對標(biāo)管理是一種科學(xué)、系統(tǒng)、規(guī)范的企業(yè)能源管理方法，是企業(yè)對標(biāo)管理的一個(gè)重要方面。

1 機(jī)采井能效對標(biāo)管理

只有盯住先進(jìn)水平即標(biāo)桿，才能把企業(yè)發(fā)展的壓力和動(dòng)力，傳遞給企業(yè)中每一層級的管理人員和員工，才能做到找準(zhǔn)差距，明確目標(biāo)。不同的企業(yè)，標(biāo)桿不同。結(jié)合油田實(shí)際情況，從生產(chǎn)的最基本單元——機(jī)采井入手，確定標(biāo)桿，實(shí)施能效對標(biāo)管理。

1.1 機(jī)采井按區(qū)塊“定額”對比單耗指標(biāo)

單耗定額是指在一定的生產(chǎn)技術(shù)和管理?xiàng)l件下，生產(chǎn)單位產(chǎn)品或創(chuàng)造單位產(chǎn)值所規(guī)定消耗的能源數(shù)量。凡是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)直接（或間接）與能耗量發(fā)生關(guān)系，又可進(jìn)行計(jì)量考核的，都可根據(jù)實(shí)際需要制定能耗定額。

1.1.1 確定標(biāo)桿——單耗定額指標(biāo)

實(shí)行主要耗能設(shè)備單耗定額管理是強(qiáng)化節(jié)能工作的重要手段，為把節(jié)能指標(biāo)進(jìn)一步量化分解到單體設(shè)備，把節(jié)能管理由面深入到點(diǎn)，對主要耗能設(shè)備分區(qū)塊、分井網(wǎng)、分井別確立主要對標(biāo)參數(shù)的具體值，制定單耗定額指標(biāo)。機(jī)采井耗能情況受很多因素影響，選取對標(biāo)參數(shù)遵循以下原則：影響力最大、代表性最強(qiáng)、生產(chǎn)最直接、錄取最頻繁的數(shù)據(jù)，作為對標(biāo)參數(shù)。系統(tǒng)效率和百米噸液耗電是衡量機(jī)采井能效水平的重要數(shù)據(jù)，在以往的生產(chǎn)中這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)沒有具體標(biāo)準(zhǔn)（系統(tǒng)效率25%～35%，百米噸液耗電量0.68～1.02 kWh)，從而造成部分機(jī)采井的能耗數(shù)據(jù)雖然在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，但是其能效水平仍然有提升空間。單耗定額指標(biāo)的制定，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能工作的量化、目標(biāo)化，使采油隊(duì)機(jī)采井的能效水平一目了然，為能效對標(biāo)管理提供理論依據(jù)。

機(jī)采井百米噸液耗電、系統(tǒng)效率的單耗定額值計(jì)算方法如下[1]：

1）某個(gè)區(qū)塊機(jī)采井的平均系統(tǒng)效率：

式中：

ηm——一個(gè)區(qū)塊機(jī)械采油井平均系統(tǒng)效率；

ηai——第i種機(jī)械采油井系統(tǒng)的平均效率；

Plti——第i種機(jī)械采油井功率，kW；

m——機(jī)械采油方式種數(shù)；

n——某區(qū)塊機(jī)械采油井測試井?dāng)?shù)。

2）某個(gè)區(qū)塊機(jī)采井平均百米噸液耗電：

式中：

W100——一個(gè)區(qū)塊機(jī)械采油井平均百米噸液耗電，kWh；

Wi—機(jī)采井單井耗電量，kWh；

Qi——機(jī)采井單井井口產(chǎn)液量，t；

Hi——機(jī)采井單井舉升高度，m。

3）某個(gè)區(qū)塊機(jī)采井日耗電量:

式中：

W——機(jī)械采油井日耗電量，kWh；

P——機(jī)械采油井的輸入功率，kW。

4）某個(gè)區(qū)塊機(jī)采井舉升高度：

式中：

H——舉升高度，m；

Hd——油井動(dòng)液面深度，m；Po——油管壓力，MPa；

Pt——套管壓力，MPa。

5）某個(gè)區(qū)塊機(jī)采井液體密度：

式中：

ρ——機(jī)采井液體密度，t/m3；

fw——含水率;

ρo——油的密度，t/m3;

ρw——水的密度，t/m3。

百米噸液耗電以設(shè)備運(yùn)行良好、泵況正常、系統(tǒng)效率普測為條件，井網(wǎng)、區(qū)塊的耗電量，揚(yáng)程，百米噸液耗電的計(jì)算采取加權(quán)平均方法。

根據(jù)以上計(jì)算方法，確定不同區(qū)塊、不同井網(wǎng)（基礎(chǔ)井網(wǎng)、一次加密井網(wǎng)、二次加密井網(wǎng)、三次加密井網(wǎng)，以及聚驅(qū)井網(wǎng)）、不同井別（抽油機(jī)井、螺桿泵井、電泵井）的單耗定額標(biāo)準(zhǔn)。表1是2011年某區(qū)塊機(jī)采井單耗定額標(biāo)準(zhǔn)。

以某基層采油隊(duì)實(shí)際生產(chǎn)情況為例，應(yīng)用公式計(jì)算出一次加密井網(wǎng)21口抽油機(jī)井和5口螺桿泵井的平均系統(tǒng)效率和百米噸液耗電值，同理可以計(jì)算某區(qū)塊某井網(wǎng)所有機(jī)采井平均系統(tǒng)效率及百米噸液耗電值。表2為某采油隊(duì)XX區(qū)塊機(jī)采井單耗定額值。

表1 2011年XX區(qū)塊機(jī)采井單耗定額標(biāo)準(zhǔn)

表2 某采油隊(duì)XX區(qū)塊機(jī)采井單耗定額值

1.1.2 “定額”對比——區(qū)塊單耗對標(biāo)

統(tǒng)計(jì)機(jī)采相關(guān)數(shù)據(jù)，調(diào)查設(shè)備運(yùn)行狀況，與對標(biāo)指標(biāo)——單耗定額進(jìn)行對比。對于能效水平符合定額的機(jī)采井，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，保持設(shè)備良好的運(yùn)行狀態(tài)；對于能效水平低于定額的機(jī)采井，結(jié)合生產(chǎn)情況，從日常管理、節(jié)能技術(shù)等各個(gè)方面進(jìn)行分析，找出未達(dá)到定額的原因。以某采油隊(duì)一次加密井網(wǎng)、二次加密井網(wǎng)為例，對機(jī)采井按井網(wǎng)實(shí)行對標(biāo)管理。

表3 一次加密井網(wǎng)部分機(jī)采井節(jié)能措施及效果對比

1）一次加密井網(wǎng)。某采油隊(duì)一次加密井網(wǎng)共有機(jī)采井26口，其中抽油機(jī)井21口，螺桿泵井5口。選取其中能效水平偏低的5口抽油機(jī)井，平均百米噸液耗電較本區(qū)塊本井網(wǎng)單耗定額標(biāo)準(zhǔn)值高0.07；3口螺桿泵井系統(tǒng)效率較本區(qū)塊單耗定額標(biāo)準(zhǔn)值低2.75。分析不同井的具體情況，對抽油機(jī)井主要采取技術(shù)手段節(jié)能，螺桿泵井采取調(diào)整抽汲參數(shù)提高系統(tǒng)效率，見表3。

措施后，抽油機(jī)百米噸液耗電降低了0.11 kWh，螺桿泵系統(tǒng)效率值升高了4.03個(gè)百分點(diǎn)，通過對標(biāo)管理，近3年來平均系統(tǒng)效率逐年上升，目前高于本區(qū)塊單耗定額值1.22。平均百米噸液耗電逐年下降，目前低于本區(qū)塊單耗定額值0.01，達(dá)到節(jié)能效果，見表4。

表4 一次加密井網(wǎng)單耗定額值對比

2）二次加密井網(wǎng)。某采油隊(duì)二次加密機(jī)采井井網(wǎng)共有機(jī)采井23口，其中抽油機(jī)井22口，螺桿泵井1口。

二次加密井網(wǎng)機(jī)采井平均系統(tǒng)效率偏低，在加強(qiáng)機(jī)采井日常管理的同時(shí)，對于電動(dòng)機(jī)存在問題的機(jī)采井采取更換功率匹配電動(dòng)機(jī)或更換節(jié)能型電動(dòng)機(jī)的措施；對于抽汲參數(shù)不合理的機(jī)采井采取調(diào)整參數(shù)的節(jié)能措施，見表5。

措施后，各單井的平均系統(tǒng)效率提高7.06個(gè)百分點(diǎn)，平均百米噸液耗電降低0.36 kWh。二次加密井網(wǎng)的整體能效水平得到提高，平均系統(tǒng)效率高于定額值3.51，平均百米噸液耗電值低于定額值0.04，見表6。

3）三次加密井網(wǎng)、基礎(chǔ)井網(wǎng)、聚驅(qū)井網(wǎng)。應(yīng)用對標(biāo)管理方法，分別對三次加密井網(wǎng)、基礎(chǔ)井網(wǎng)、聚驅(qū)井網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，制定并實(shí)施相應(yīng)措施，使各井網(wǎng)均取得良好的節(jié)能效果，見表7～表9。

表6 二次加密井網(wǎng)單耗定額值對比表

表8 基礎(chǔ)加密井網(wǎng)對標(biāo)管理效果對比

表9 聚驅(qū)井網(wǎng)對標(biāo)管理效果對比

1.2 機(jī)采井分井組“橫向”對標(biāo)

為使企業(yè)員工積極參與，提升節(jié)能管理水平，以井組為單位實(shí)行不同井組內(nèi)部的管理對標(biāo)。通過對標(biāo)管理，評選節(jié)能示范井，實(shí)施獎(jiǎng)勵(lì)制度，營造了濃厚的節(jié)能管理氛圍，形成了良好的節(jié)能管理習(xí)慣，帶動(dòng)了全體員工節(jié)能創(chuàng)優(yōu)的積極性。

某采油隊(duì)有7個(gè)井組，每個(gè)井組提供1口機(jī)采井作為節(jié)能示范參評井。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，觀察、分析該井運(yùn)行情況，加強(qiáng)維護(hù)管理，調(diào)整狀態(tài)參數(shù)，使其在最好狀態(tài)下運(yùn)行。對比7口參評井的能效數(shù)據(jù)（系統(tǒng)效率和百米噸液耗電），選取能效水平達(dá)到或超過隊(duì)單耗定額標(biāo)準(zhǔn)，并且提升幅度最大的機(jī)采井為“節(jié)能示范井”。參評井采取的主要節(jié)能措施及效果對比見表10、表11。

表5 二次加密井網(wǎng)部分機(jī)采井節(jié)能措施及效果對比

表10 不同計(jì)量間參評井

1.3 機(jī)采井分單井“縱向”對標(biāo)

1.3.1 實(shí)施對標(biāo)管理，提高單井能效水平

機(jī)采井管理水平的高低，直接反映了機(jī)采井能效水平的高低。例如抽油機(jī)的平衡度、驢頭與井口的對中情況、井口盤根的松緊程度、傳動(dòng)皮帶的松緊程度等因素都會(huì)影響抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率。通過對基礎(chǔ)資料、工況數(shù)據(jù)、現(xiàn)場運(yùn)行等情況的分析，判斷機(jī)采井的能效水平，從而確定每口井的調(diào)整措施。

某采油隊(duì)部分能效水平低的單井能效情況及改進(jìn)措施見表12。措施后能耗情況見表13。

1.3.2 應(yīng)用節(jié)能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)單井技術(shù)節(jié)能

通過更換節(jié)能型電動(dòng)機(jī)和節(jié)能型配電箱等節(jié)能設(shè)備，能夠有效地減小并緩解機(jī)采井電動(dòng)機(jī)“大馬拉小車”的情況，從而提高單井效率，降低耗電量，實(shí)現(xiàn)設(shè)備節(jié)能運(yùn)行。

某采油隊(duì)2009年至今抽油機(jī)井更換一體化節(jié)能電動(dòng)機(jī)6臺，更換后抽油機(jī)井的系統(tǒng)性能均有所提高，累計(jì)年節(jié)電8.16×104kWh，見表14。安裝應(yīng)用節(jié)能控制箱6臺，累計(jì)年節(jié)電10.28×104kWh，見表15。

表11 不同計(jì)量間參評井措施效果對比

表12 能耗數(shù)據(jù)不達(dá)標(biāo)機(jī)采井?dāng)?shù)據(jù)

表13 機(jī)采井措施前后能耗數(shù)據(jù)對比

表14 抽油機(jī)更換一體化節(jié)能電機(jī)效果對比

表15 抽油機(jī)井更換節(jié)能配電箱效果對比

1.4 對標(biāo)效果持續(xù)改進(jìn)

對對標(biāo)過程中行之有效的措施、方法、經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，并調(diào)整完善對標(biāo)方案，鞏固對標(biāo)工作成果；同時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整升級目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能管理水平持續(xù)提升。

某采油隊(duì)總結(jié)近3年機(jī)采井的能效數(shù)據(jù)，各井網(wǎng)指標(biāo)值以曾達(dá)到的最好水平為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，確定2012年單耗定額指標(biāo)值，見表16。

表16 某采油隊(duì)機(jī)采井2012年機(jī)采系統(tǒng)單耗定額標(biāo)準(zhǔn)

2 應(yīng)用效果

通過對機(jī)采井的對標(biāo)管理，有效地提高了系統(tǒng)效率，降低了百米噸液耗電，達(dá)到了很好的節(jié)能效果。如某采油隊(duì)不同井網(wǎng)機(jī)采井能耗情況如下：

通過實(shí)施對標(biāo)管理，與2009年對比，各井網(wǎng)機(jī)采井平均系統(tǒng)效率提高2.65個(gè)百分點(diǎn)，百米噸液耗電降低0.44 kWh，見圖1、圖2。

下一步將對油田生產(chǎn)的另一單元——中轉(zhuǎn)站實(shí)施能耗對標(biāo)管理，以減少天然氣及電的消耗量，提高節(jié)能水平。

3 結(jié)論

1）開展能效對標(biāo)有效地提高了用能水平。正確認(rèn)識與高能效水平的差距，通過與標(biāo)桿的對比，明確工作目標(biāo)。

2）能效對標(biāo)促進(jìn)了節(jié)能工作精細(xì)化管理。全面、客觀地掌握生產(chǎn)中能效水平的實(shí)際情況，并有針對性地分析影響因素，采取相應(yīng)措施，及時(shí)改進(jìn)。

[1]張琪.采油工程原理與設(shè)計(jì)[M].北京：石油工業(yè)出版社,1989.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.01.004

王雪梅，2005年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，從事節(jié)能管理工作，E-mail：wangxuemei3@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶油田第二采油廠第二作業(yè)區(qū)生產(chǎn)辦，163414。

2011-11-18）