史士峰（中國石油天然氣集團(tuán)公司節(jié)能技術(shù)監(jiān)測評價(jià)中心）

目前，油田主要的人工舉升方式為游梁式抽油機(jī)、電泵和螺桿泵，不同的開采方式對應(yīng)不同的地層供液能力；當(dāng)?shù)貙庸┮耗芰Ψ浅５停荒軡M足正常開采需要進(jìn)行間抽或者提撈開采，間抽與提撈開采管理難度較大，人工作業(yè)成本較高。智能提撈式抽油機(jī)根據(jù)地層特點(diǎn)自動(dòng)設(shè)定間抽時(shí)間，該設(shè)備與傳統(tǒng)間抽、提撈相比，降低了管理難度和維修作業(yè)成本。截至目前，對智能提撈式抽油機(jī)的能耗量的測量與評價(jià)沒有統(tǒng)一的方法，通過分析能耗、生產(chǎn)維護(hù)作業(yè)費(fèi)用等因素，探索智能提撈式抽油機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)評價(jià)方法。

1 智能提撈式抽油機(jī)工作原理

智能提撈式抽油機(jī)的工作原理是自動(dòng)控制抽吸膠筒上下運(yùn)行，膠筒帶著柔性抽油桿向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)膠筒到達(dá)井下液面時(shí)，地面控制系統(tǒng)根據(jù)壓力傳感器感應(yīng)到井下壓力情況，當(dāng)井下壓力達(dá)到設(shè)定值（一般最佳抽吸沉沒度點(diǎn)）時(shí)，下沖程停止；上沖程時(shí)，膠筒與抽吸液體一起往上運(yùn)行，把液體排向井口。

與普通抽油機(jī)相比，智能提撈式抽油機(jī)具有以下特點(diǎn)：

◇由于工作制度的原因，井底流壓反復(fù)變化產(chǎn)生脈沖，能夠降低油層堵塞，提高液體的流動(dòng)性；

◇合理控制提撈時(shí)間，避免無用功，提高抽吸效率；

◇ 操作方便，維護(hù)量少。

2 智能提撈式抽油機(jī)項(xiàng)目節(jié)能量的計(jì)算方法

2.1 節(jié)能量計(jì)算

根據(jù)設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)，就其節(jié)能量(Es)與基期能耗(Eb)和報(bào)告期能耗(Er)、基期校準(zhǔn)能耗(Ea)的關(guān)系均可用圖1[1]表示。

圖1 節(jié)能量與基期能耗和報(bào)告期能耗、基期校準(zhǔn)能耗的關(guān)系示意圖

◇基期：用以比較和確定項(xiàng)目各項(xiàng)節(jié)能降耗效果、生產(chǎn)運(yùn)行維護(hù)成本降低等，項(xiàng)目實(shí)施前的一個(gè)時(shí)間段，通常為覆蓋相關(guān)典型工況的完整周期；

◇基期參數(shù)：基期內(nèi)項(xiàng)目實(shí)施能直接影響到的生產(chǎn)、運(yùn)行、維護(hù)等參數(shù)；

◇參數(shù)校準(zhǔn)：項(xiàng)目報(bào)告期內(nèi)根據(jù)基期運(yùn)行工況及項(xiàng)目報(bào)告期條件推算得到，項(xiàng)目范圍內(nèi)不采用該項(xiàng)目措施下的能耗、物耗和人力等投入?yún)?shù)數(shù)值。

◇報(bào)告期：項(xiàng)目實(shí)施后的一個(gè)時(shí)間段，用以比較和確定項(xiàng)目各項(xiàng)節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)運(yùn)行維護(hù)成本等的效果，通常為一個(gè)項(xiàng)目措施運(yùn)行后覆蓋相關(guān)典型工況的完整周期。

報(bào)告期的節(jié)能量(Es)由式（1）計(jì)算：

式中：

Es——節(jié)能量，kWh；Er——報(bào)告期能耗，kWh；

Ea——基期校準(zhǔn)能耗，kWh。

2.2 基期與報(bào)告期能耗數(shù)據(jù)獲取

基期和報(bào)告期均需要獲取對比時(shí)間、產(chǎn)液量、含水率、耗電量等參數(shù)。

如果不是測試整個(gè)對比周期，而是在限定時(shí)間范圍內(nèi)測量抽油機(jī)的產(chǎn)液量、能耗量，屬于時(shí)間段上的點(diǎn)效率參數(shù)，與項(xiàng)目整個(gè)對比周期下的累計(jì)測量效率參數(shù)值有可能存在一定差異。

通?？梢詥尉畤嵰汉哪軄肀硎驹摼a(chǎn)液量與能耗間的關(guān)系，即

式中：

Pc,i——油井i 的測量噸液耗能，kWh/t；

Ec,i——油井i 的測量期能耗，kWh；

Qc,i——油井i 的測量期液量，t。

根據(jù)不同需求，可通過選用下述兩種測量方式的一種，獲取基期與報(bào)告期的相關(guān)數(shù)據(jù)。

1）通過點(diǎn)測量來遞推全周期參數(shù)值。測量一個(gè)具有代表性時(shí)間段內(nèi)油井的產(chǎn)液量、能耗量等參數(shù)，進(jìn)而得出單位液量能耗（噸液耗能），再按照實(shí)際計(jì)量（或統(tǒng)計(jì)、推算）得到的基期（或報(bào)告期）產(chǎn)液量進(jìn)行遞推相應(yīng)的能耗。

基期能耗可由公式（3）求得：

式中：

Eb,i——油井i 基期能耗，kWh；

Ebc,i——油井i 基期內(nèi)的測量能耗，kWh；

Qbc,i——油井i 基期內(nèi)的測量液量，t；

Qb,i——油井i 基期液量，t；

Pbc,i——油井i 基期內(nèi)的測量噸液耗能，kWh/t。

報(bào)告期能耗可由公式（4）求得：

式中：

Er,i——油井i 報(bào)告期能耗，kWh；

Erc,i——油井i 報(bào)告期內(nèi)的測量能耗，kWh；

Qrc,i——油井i 報(bào)告期內(nèi)的測量液量，t；

Qr,i——油井i 報(bào)告期液量，t；

Prc,i——油井i 報(bào)告期內(nèi)的測量噸液耗能，kWh/t。

2）全周期時(shí)間期限的參數(shù)測量計(jì)量。通過相關(guān)計(jì)量表計(jì)獲取在整個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)液量(Qb,i、Qr,i)和能耗量(Eb,i、Er,i) 等參數(shù)，這種方法通常能比較準(zhǔn)確地反映項(xiàng)目的實(shí)際情況。

3）其他參數(shù)收集。石油企業(yè)的油井生產(chǎn)井史資料是記錄油井生產(chǎn)狀況及其歷史數(shù)據(jù)的依據(jù)。相關(guān)產(chǎn)液量、含水率、能耗、物耗和其他生產(chǎn)、作業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)應(yīng)從工程技術(shù)和地質(zhì)部門獲取，要注意對基期、報(bào)告期、測試時(shí)間的對應(yīng)關(guān)系，并標(biāo)明獲取資料的名稱、路徑、時(shí)間等事宜。

2.3 基期校準(zhǔn)能耗

報(bào)告期與基期相比，由于項(xiàng)目的存在使得包括用能量、運(yùn)行時(shí)間、生產(chǎn)作業(yè)維護(hù)等生產(chǎn)參數(shù)發(fā)生變化，其中對耗能量最具影響的為油井產(chǎn)液量和運(yùn)行時(shí)間。在不涉及評價(jià)油井供液能量變化的前提下，需要以這些影響因素對基期能耗進(jìn)行修正，得出基期校準(zhǔn)能耗Ea，即

式中：

Ea——基期校準(zhǔn)能耗，kWh；

Eb——基期能耗，kWh；

Qb——基期產(chǎn)液量，t；

Qr——報(bào)告期產(chǎn)液量，t。

2.4 項(xiàng)目節(jié)能量

當(dāng)項(xiàng)目范圍內(nèi)各單井測量數(shù)據(jù)齊全，可以直接采用公式（1）計(jì)算出節(jié)能量。

3 生產(chǎn)作業(yè)維護(hù)及其費(fèi)用的節(jié)約計(jì)算

由于不同油田管理方式的不同，有可能導(dǎo)致相關(guān)數(shù)據(jù)收集、計(jì)算和比較分析的不一致；因此，本文給出相關(guān)數(shù)據(jù)收集、計(jì)算和比較分析的一般性原則。

3.1 生產(chǎn)維護(hù)作業(yè)主要評價(jià)因素

生產(chǎn)維護(hù)作業(yè)評價(jià)因素主要包括檢泵維修、清防蠟、設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)的周期及其費(fèi)用。

3.1.1 檢泵維修周期及其費(fèi)用

1）檢泵維修指抽油井在工作過程中，一般把調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)（如改變泵徑、沖程、沖速、加深或上提泵掛等）或消除故障（油井受到砂、蠟、氣、水、偏磨及各種腐蝕介質(zhì)的影響，使抽油泵失效，抽油桿柱斷脫、砂卡、蠟卡，油管柱偏磨、腐蝕穿孔、斷脫落井、螺紋漏失等，造成油井停產(chǎn)）而進(jìn)行的作業(yè)稱為檢泵維修作業(yè)。

2）兩次檢泵之間的時(shí)間間隔稱為檢泵周期。由于每口井的生產(chǎn)運(yùn)行情況不一樣，所以每口井的檢泵作業(yè)周期也不一樣，但是每口井的井史記錄資料上均有檢泵作業(yè)記錄，一般可以通過采油隊(duì)資料室查找檢泵周期。

3）各油田企業(yè)對下屬單位的作業(yè)施工均有價(jià)格規(guī)定，可以通過查找相關(guān)文件確定施工價(jià)格；各油田企業(yè)管理情況不一樣，收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)也可能有不同的規(guī)定，需要結(jié)合相關(guān)規(guī)定、井史及有關(guān)人員，盡可能獲取最準(zhǔn)確的費(fèi)用。

3.1.2 清蠟

油井結(jié)蠟現(xiàn)象是采油工程中常常遇到的問題，嚴(yán)重時(shí)會降低產(chǎn)量，甚至堵死油管或環(huán)空，造成停產(chǎn)。目前常用的方法是機(jī)械清蠟或熱洗清蠟。

由于油井情況比較復(fù)雜，每口油井采用不同熱洗方式，具體情況可通過井史確定油井熱洗方式，以及清蠟周期、清蠟時(shí)所用的藥品及藥品費(fèi)用等。

3.1.3 其他

抽油機(jī)正常生產(chǎn)時(shí)，可根據(jù)抽油機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行維護(hù)記錄、財(cái)務(wù)報(bào)表、價(jià)格定額管理文件等查找其他維護(hù)工作量及費(fèi)用，如更換盤根、皮帶等。

3.2 基期與報(bào)告期能耗數(shù)據(jù)獲取

基期和報(bào)告期均需要獲取的主要參數(shù)為檢泵維護(hù)工作量、周期及費(fèi)用、熱洗周期及費(fèi)用和其他運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用等。

運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用W 為各項(xiàng)費(fèi)用之和，即

式中：

W ——運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，元；

WJ——檢泵維修作業(yè)費(fèi)用，元；

WX——清蠟熱洗費(fèi)用，元；

WY——其他運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，元。

該部分不需要現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)，但是需要現(xiàn)場查詢井史資料或者現(xiàn)場記錄作業(yè)過程和財(cái)務(wù)報(bào)表。由于每口井的熱洗周期、檢泵周期不一樣，可以確定在基期與報(bào)告期T 內(nèi)，單井噸液運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用（油井噸液綜合費(fèi)用D）來表示該井產(chǎn)液量與運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用間的關(guān)系，即

式中：

D——油井噸液綜合費(fèi)用，元/t；

TJ——油井檢泵周期，d；

TX——油井熱洗周期，d；

TY——油井其他維護(hù)周期，d；

Q——產(chǎn)液量，t；

T ——基期與報(bào)告期時(shí)長，d。

3.3 基期校準(zhǔn)維護(hù)費(fèi)用

報(bào)告期與基期相比，由于運(yùn)行時(shí)間、生產(chǎn)作業(yè)維護(hù)等生產(chǎn)參數(shù)發(fā)生變化，需要以這些影響因素對基期生產(chǎn)維護(hù)費(fèi)用進(jìn)行修正，得出基期校準(zhǔn)費(fèi)用Wa，即

式中：

Wa——基期校準(zhǔn)維護(hù)費(fèi)用，元；

Wb——基期維護(hù)費(fèi)用，元；

Qb——基期產(chǎn)液量，t；

Qr——報(bào)告期產(chǎn)液量，t。

3.4 節(jié)約費(fèi)用的計(jì)算

生產(chǎn)維護(hù)費(fèi)用節(jié)約額可按公式（9）計(jì)算：

式中：

Ws——維護(hù)費(fèi)用節(jié)約額，元；

Wa——校準(zhǔn)維護(hù)費(fèi)用，元；

Wr——報(bào)告期維護(hù)費(fèi)用，元；

4 項(xiàng)目節(jié)能降耗總效益

項(xiàng)目的節(jié)能降耗總效益等于各分項(xiàng)效益之和，即項(xiàng)目的節(jié)能價(jià)值量與不含節(jié)能價(jià)值量的其他生產(chǎn)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用節(jié)約額，可按公式（10）計(jì)算：

式中：

Wes——節(jié)能降耗總效益，元；

We——節(jié)能價(jià)值量，元；

Ws——生產(chǎn)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用節(jié)約額（不含節(jié)能價(jià)值量），元。

4.1 效益測算中的價(jià)格取用原則

1）節(jié)能降耗測算的相應(yīng)物料價(jià)格原則盡量以實(shí)際情況為準(zhǔn)。

◇如果有財(cái)務(wù)結(jié)算賬單的，以賬單結(jié)算為準(zhǔn)，如實(shí)際發(fā)生的藥品費(fèi)用等；

◇如果沒有財(cái)務(wù)結(jié)算的，以相關(guān)規(guī)定文件為準(zhǔn)，如石油造價(jià)管理部門下發(fā)的相關(guān)文件，其中對作業(yè)費(fèi)用的規(guī)定等。

2）在評價(jià)期內(nèi)如果價(jià)格有波動(dòng)，宜采用加權(quán)平均價(jià)格。

3）項(xiàng)目評價(jià)中涉及的價(jià)格應(yīng)在報(bào)告中給出數(shù)值及出處。

例如，以電能價(jià)格為例，可選擇采用下述方法：

◇用戶本年度可得的已發(fā)生電量的加權(quán)平均用電價(jià)格；

◇用戶上年度消耗電量的全年加權(quán)平均用電價(jià)格；

◇用戶財(cái)務(wù)部門規(guī)定的用電價(jià)格及其計(jì)算取用原則；

◇用戶當(dāng)?shù)卣飪r(jià)部門規(guī)定的用電價(jià)格及其計(jì)算取用原則。

4.2 項(xiàng)目的節(jié)能價(jià)值量計(jì)算

1）節(jié)能價(jià)值量與節(jié)能量的關(guān)系可用公式（11）表示：

式中：

We——節(jié)能價(jià)值量，元；

Pw——能源單價(jià)，元；

Es——節(jié)能量，kWh。

2）因本類型項(xiàng)目直接節(jié)能效果指采用節(jié)電一項(xiàng)，為簡化項(xiàng)目的節(jié)能價(jià)值量可按公式（12）計(jì)算：

式中：

We,n——項(xiàng)目的節(jié)能價(jià)值量，元；

Pw——電能單價(jià)，元/kWh；

Es,n——項(xiàng)目的節(jié)能量，kWh。

4.3 項(xiàng)目的節(jié)能降耗總效益計(jì)算

項(xiàng)目的節(jié)能降耗總效益可按公式（13）計(jì)算：

式中：

Wes,n——項(xiàng)目的節(jié)能降耗總效益，元；

We,n——項(xiàng)目的節(jié)能價(jià)值量，元；

Ws,n——項(xiàng)目的生產(chǎn)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用節(jié)約額（不含節(jié)能價(jià)值量），元。

當(dāng)n=1 時(shí)，即為單井項(xiàng)目的節(jié)能降耗總效益。

4.4 項(xiàng)目靜態(tài)投資回收期計(jì)算

普通游梁式抽油機(jī)轉(zhuǎn)智能提撈式抽油機(jī)時(shí)的靜態(tài)投資回收期由公式（14）求得:

式中：

PP ——靜態(tài)回收期，a；

B——智能提撈式抽油機(jī)投產(chǎn)成本，元；

H ——游梁式抽油機(jī)凈值，即

式中：

F ——游梁式抽油機(jī)投產(chǎn)成本，元；

a——?dú)堉嫡鬯悖ㄓ捎吞镓?cái)務(wù)資產(chǎn)部確定），元；

b——折舊年限（由油田財(cái)務(wù)資產(chǎn)部確定），元；

y——游梁式抽油機(jī)使用年限，a。

5 結(jié)論

1）應(yīng)用智能提撈式抽油機(jī)可減少油層堵塞，提高液體的流動(dòng)性，提高泵的充滿系數(shù)，且操作方便，維護(hù)量少。

2）通過對比分析智能提撈式抽油機(jī)與游梁式抽油機(jī)舉升液體的能耗量，根據(jù)主要生產(chǎn)參數(shù)(產(chǎn)液量、能耗量)，計(jì)算其噸液單耗數(shù)據(jù)，在一定時(shí)間內(nèi)定量給出其能耗節(jié)能量。

3）通過對工作制度的對比分析，計(jì)算其噸液運(yùn)行成本，在一定時(shí)間內(nèi)定量給出其生產(chǎn)運(yùn)行成本節(jié)約量。

4）根據(jù)上述方法，計(jì)算其在一定時(shí)間內(nèi)節(jié)能量、運(yùn)行成本節(jié)約量，并進(jìn)一步分析經(jīng)濟(jì)效益，計(jì)算投資回收期。

該技術(shù)方法給出智能提撈式抽油機(jī)節(jié)能量的審定，還可以定型定量分析智能提撈式抽油機(jī)應(yīng)用的合理性，為油田抽油機(jī)型的選擇提供參考依據(jù)，有利于現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。

[1]中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院.GB/T 28750-2012 節(jié)能量測量與驗(yàn)證技術(shù)通則[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2012.