李慶龍 孫中華（中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司節(jié)能技術(shù)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中心）

由于機(jī)械采油所采用的設(shè)備裝置簡(jiǎn)單，操作方便，維護(hù)費(fèi)用低，綜合成本低，我國(guó)大約有92%的油井采用這種方式生產(chǎn)，全世界大約有80%的油井采用該種方式進(jìn)行生產(chǎn)[1]。因機(jī)采系統(tǒng)的能耗非常高，約占油氣生產(chǎn)能耗的90%以上，所以采取科學(xué)、有效的節(jié)能措施，對(duì)于油田節(jié)能降耗有著十分重要的意義。

1 常用機(jī)采設(shè)備節(jié)能技術(shù)效果

1.1 游梁式抽油機(jī)井節(jié)能技術(shù)

游梁式抽油機(jī)由地面抽油機(jī)、井下抽油桿和抽油泵及其他附件組成，它的工作過(guò)程是用油管把深井泵泵筒下入到井內(nèi)液面以下，在泵筒下部裝有吸入閥（固定閥），用抽油桿柱把柱塞下入泵筒，柱塞上裝有排出閥（游動(dòng)閥）。通過(guò)抽油桿柱把抽油機(jī)驢頭懸點(diǎn)產(chǎn)生的上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)傳遞給抽油泵向上抽油。游梁式抽油機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、維修方便、使用可靠及可以長(zhǎng)時(shí)間、全天候運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，但是抽油機(jī)也有其自身的缺點(diǎn)，如慣性載荷大、動(dòng)載大、平衡困難、上下沖程扭矩波動(dòng)大、效率較低、在長(zhǎng)沖程時(shí)體積較大和笨重以及設(shè)備投產(chǎn)后更新難度大等。

目前大慶油田在用的抽油機(jī)平均泵效約為43%，系統(tǒng)效率平均約為23%[1]。應(yīng)用于游梁式抽油機(jī)的節(jié)能技術(shù)主要有 更換節(jié)能型抽油機(jī)、抽油機(jī)節(jié)能改造、更換節(jié)能型電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)節(jié)能改造。根據(jù)對(duì)游梁式抽油機(jī)節(jié)能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，更換節(jié)能抽油機(jī)平均單井日節(jié)電量38.4 kWh，節(jié)電率15.60%，節(jié)電效果較好；對(duì)常規(guī)抽油機(jī)進(jìn)行的節(jié)能改造，節(jié)電率達(dá)到了16.57%，而且技術(shù)成熟，投資規(guī)模大幅度降低。

更換節(jié)能抽油機(jī)與抽油機(jī)節(jié)能改造，都能有很好的節(jié)能效果，更換節(jié)能抽油機(jī)雖然單井日節(jié)電量大，但成本更高，所以現(xiàn)在多數(shù)為抽油機(jī)節(jié)能改造（表1）。

表1 更換節(jié)能抽油機(jī)與抽油機(jī)節(jié)能改造效果對(duì)比

抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)的節(jié)能改造，2012年實(shí)施了311臺(tái)，主要是把普通電動(dòng)機(jī)更換為節(jié)能電動(dòng)機(jī)。

更換節(jié)能電動(dòng)機(jī)的節(jié)能效果與更換節(jié)能抽油機(jī)的效果相當(dāng)，但電動(dòng)機(jī)節(jié)能改造后的應(yīng)用效果只有更換的一半左右，在技術(shù)上還需加強(qiáng)研發(fā)，提高應(yīng)用效果，降低措施投入（表2）。

表2 更換節(jié)能電動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)節(jié)能改造效果對(duì)比

1.2 螺桿泵井節(jié)能技術(shù)

螺桿泵采油工作原理是動(dòng)力設(shè)備帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)頭、抽油桿柱旋轉(zhuǎn)，使螺桿泵轉(zhuǎn)子隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng)，地層產(chǎn)出流體經(jīng)螺桿泵下部吸入，由上端排出，實(shí)現(xiàn)增壓，并沿油管柱向上流動(dòng)。這種采油方法簡(jiǎn)便，實(shí)際使用時(shí)井下也不需要再裝泄油裝置。由于螺桿泵轉(zhuǎn)子隨抽油桿柱下入或起出，螺桿泵轉(zhuǎn)子一旦脫離定子（泵筒），油套管之間便連通，于是起到了泄油的作用。同時(shí)可在生產(chǎn)過(guò)程中測(cè)量動(dòng)液面，使用費(fèi)用也較低，是較理想的采油方法之一。螺桿泵采油技術(shù)以其工藝簡(jiǎn)單、管理方便、適應(yīng)于高黏度、高含砂開(kāi)采等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多地應(yīng)用于稠油油藏的開(kāi)發(fā)[2]。

因其自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，螺桿泵同抽油機(jī)井相比，平均泵效提高13個(gè)百分點(diǎn)、系統(tǒng)效率提高3.5個(gè)百分點(diǎn)。其中，聚合物驅(qū)螺桿泵井比相同工況的抽油機(jī)井檢泵周期延長(zhǎng)了1.8倍，典型井達(dá)10倍以上；三元復(fù)合驅(qū)平均檢泵周期延長(zhǎng)5倍，典型井達(dá)26倍。改其他抽油機(jī)成螺桿泵以及應(yīng)用螺桿泵直驅(qū)和變頻等技術(shù)措施年節(jié)電約800× 104kWh（表3）。

表3 螺桿泵節(jié)能技術(shù)應(yīng)用效果

螺桿泵的節(jié)能技術(shù)主要是增加變頻器，節(jié)電效果非常明顯，尤其對(duì)于產(chǎn)液量較小的低產(chǎn)井。

1.3 電潛泵節(jié)能技術(shù)

電潛泵是將電動(dòng)機(jī)和泵一起下入油井內(nèi)液面以下進(jìn)行抽油的井下采油設(shè)備。地面電源通過(guò)變壓器、控制屏和潛油電纜將電能輸送給井下潛油電動(dòng)機(jī)，使電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)多級(jí)離心泵旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，把油井中的井液舉升到地面。

電泵井舉升能力強(qiáng)，耗能高，雖然井?dāng)?shù)只占油田油井總數(shù)的5%左右，能耗卻占到舉升總能耗的近四分之一。為降低電泵井能耗，對(duì)于其他舉升方式可以滿足的井，加大了電泵井轉(zhuǎn)為抽油機(jī)和螺桿泵井的力度，節(jié)能效果顯著，但是對(duì)于高產(chǎn)液井，電泵舉升依然具有其他機(jī)采方式無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，結(jié)合作業(yè)施工采取的井下機(jī)組減級(jí)、潛油永磁電動(dòng)機(jī)等技術(shù)具有明顯的節(jié)能效果，平均單井日節(jié)電可達(dá)100 kWh以上。

2 結(jié)論

大慶油田2012年在抽油機(jī)方面應(yīng)用了永磁同步電動(dòng)機(jī)、雙功率電動(dòng)機(jī)、雙速電動(dòng)機(jī)、低轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)，各類(lèi)節(jié)能控制器、電磁防蠟器，常規(guī)抽油機(jī)改節(jié)能抽油機(jī)，抽油機(jī)整體參數(shù)優(yōu)化和降低抽油機(jī)參數(shù)及型號(hào)等技術(shù)措施10 000井次（臺(tái)套），年節(jié)電5600× 104kWh；在電泵井方面采取減級(jí)、個(gè)性化設(shè)計(jì)等技術(shù)措施共計(jì)107井次（臺(tái)套），年節(jié)電170.25× 104kWh；在螺桿泵方面共實(shí)施抽轉(zhuǎn)螺、電轉(zhuǎn)螺、電動(dòng)機(jī)直驅(qū)螺桿泵、變頻器應(yīng)用等技術(shù)措施900 井次（臺(tái)套），年節(jié)電818.48× 104kWh；另外，實(shí)施轉(zhuǎn)提撈技術(shù)措施57井次，年節(jié)電185.4×104kWh。

累計(jì)實(shí)施抽油機(jī)節(jié)能、電泵井節(jié)能、螺桿泵節(jié)能等機(jī)采節(jié)能技術(shù)、管理措施14 000 井次（臺(tái)套），實(shí)現(xiàn)全年節(jié)電8400× 104kWh，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2.8× 104t。對(duì)于一個(gè)開(kāi)發(fā)處于中后期的老油田，重視機(jī)采系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，能收到非常好的效果，也對(duì)其他油田的機(jī)采系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用起一定的參考作用。

[1]常瑞清,劉建春,李春紅,等.常規(guī)抽油機(jī)節(jié)能潛力分析[J].油氣田地面工程,2008,27(2):63-64.

[2]徐建寧,屈文濤.螺桿泵采輸技術(shù)[M].北京 石油工業(yè)出版社,2006.