孫曉麗 梁健美 張丹丹（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

機(jī)采井能效指標(biāo)分析與治理方法探討

孫曉麗 梁健美 張丹丹（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

隨著油田開采難度和機(jī)采耗能設(shè)備應(yīng)用規(guī)模的加大，機(jī)采系統(tǒng)耗電量逐年增大，噸液成本不斷增加，生產(chǎn)能耗在成本中所占比重越來越大。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效的目的，根據(jù)能耗監(jiān)測結(jié)果，對(duì)年度能效數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合能效指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)能效現(xiàn)狀進(jìn)行區(qū)塊系統(tǒng)分析，查找耗能設(shè)備效率低、耗能指標(biāo)高的主要原因。采取針對(duì)性措施進(jìn)行治理后，累計(jì)節(jié)電433.5×104kWh，系統(tǒng)效率提高到17.53%，為今后節(jié)能降耗、實(shí)施節(jié)能技術(shù)改造，保證油田生產(chǎn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供可靠依據(jù)。

能效；指標(biāo)；統(tǒng)計(jì)；分析；措施

1 能效指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)介紹

按照中國石油天然氣集團(tuán)公司油田節(jié)能監(jiān)測中心《節(jié)能監(jiān)測報(bào)告》的要求，抽油機(jī)井和螺桿泵井以井為單位，將分別執(zhí)行不同的能效指標(biāo)考核標(biāo)準(zhǔn)（表1、表2）。

表1 抽油機(jī)井單井能效考核指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)

表2 抽油機(jī)井單井輔助考核指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)

2 能效現(xiàn)狀分析

根據(jù)全廠及九個(gè)區(qū)塊的系統(tǒng)效率測試數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)效率、功率利用率、功率因數(shù)值，掌握全廠及各區(qū)塊的能效情況，找出能效指標(biāo)較低的區(qū)塊并結(jié)合能效指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)全廠及各區(qū)塊的指標(biāo)不合格井?dāng)?shù)據(jù)，對(duì)比全廠及各區(qū)塊的指標(biāo)合格率及全廠和能效指標(biāo)較低區(qū)塊的不合格井與全部監(jiān)測井的相關(guān)參數(shù)，為查找分析全廠及各區(qū)塊能效指標(biāo)問題

。原因及提出治理措施提供依據(jù)。

2.1 系統(tǒng)效率對(duì)比

由圖1可知，老區(qū)油田中塊4系統(tǒng)效率較低。測試統(tǒng)計(jì)的1831口抽油機(jī)井，系統(tǒng)效率合格井708口，占統(tǒng)計(jì)數(shù)量的38.67%；系統(tǒng)效率不合格井的平均系統(tǒng)效率為6.52%，比測試井平均系統(tǒng)效率15.16%低了8.64個(gè)百分點(diǎn)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，全部監(jiān)測井的產(chǎn)液量、動(dòng)液面、有功功率分別為10.84 t、864.71 m、4.96 kW，不合格井的分別為4.65 t、925.33 m、4.6 kW（表3）。通過以上參數(shù)的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，不合格井在動(dòng)液面較大、有功功率較低的情況下，系統(tǒng)效率仍然較低，造成系統(tǒng)效率低的主要原因是產(chǎn)液量較低；因此，低產(chǎn)低效井應(yīng)作為全廠能耗治理的重點(diǎn)。

圖1 各區(qū)塊系統(tǒng)效率與其合格率對(duì)比

對(duì)比塊4系統(tǒng)效率不合格井與全部監(jiān)測井的參數(shù)，全部監(jiān)測井的系統(tǒng)效率為7.95%，不合格井的系統(tǒng)效率為6.82%。全部監(jiān)測井的產(chǎn)液量、動(dòng)液面、有功功率分別為2.95 t、882.05 m、3.49 kW，不合格井的分別為2.65 t、872.5 m、3.57 kW。通過以上參數(shù)的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在產(chǎn)液量、有功功率相差不大的情況下，動(dòng)液面的大小也是影響系統(tǒng)效率的直接原因。

表3 全部監(jiān)測井與不合格井參數(shù)對(duì)比

表4 全部監(jiān)測井與不合格井參數(shù)對(duì)比

2.2 電動(dòng)機(jī)功率利用率對(duì)比

由圖2可知，塊6電動(dòng)機(jī)功率利用率較低。測試統(tǒng)計(jì)的1831口抽油機(jī)井，電動(dòng)機(jī)功率利用率合格井1171口，占統(tǒng)計(jì)數(shù)量的63.95%；電動(dòng)機(jī)功率利用率不合格的抽油機(jī)井660口，平均電動(dòng)機(jī)功率利用率為14.36%，比測試井平均電動(dòng)機(jī)功率利用率25.8%低了11.44個(gè)百分點(diǎn)。對(duì)比全廠電動(dòng)機(jī)功率利用率不合格井與全部監(jiān)測井相關(guān)參數(shù)（表4），全部監(jiān)測井的裝機(jī)功率、有功功率分別為19.23、4.96kW，不合格井的分別為20.67、3.07 kW。通過以上參數(shù)的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，不合格井的裝機(jī)功率較大，有功功率較小。因此，電動(dòng)機(jī)裝機(jī)功率的偏大及抽油機(jī)負(fù)載偏小均影響了全廠電動(dòng)機(jī)功率利用率的平均水平。

圖2 各區(qū)塊電動(dòng)機(jī)功率利用率與其合格率對(duì)比

對(duì)比塊6電動(dòng)機(jī)功率利用率不合格井與全部監(jiān)測井相關(guān)參數(shù)，全部監(jiān)測井的功率利用率為18.05%，不合格井的功率利用率為11.72%。全部監(jiān)測井的裝機(jī)功率、有功功率分別為27.0、4.17 kW，不合格井的分別為31.3、3.47 kW。通過以上參數(shù)的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)裝機(jī)功率偏大、有功功率較低的井直接影響了塊6的電動(dòng)機(jī)功率利用率水平。因此，應(yīng)合理匹配電動(dòng)機(jī)裝機(jī)功率以達(dá)到提高電動(dòng)機(jī)功率利用率及運(yùn)行效率的目的。

2.3 電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)對(duì)比

塊1、塊9電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)指標(biāo)均高于全廠平均水平；塊2、塊3、塊8三個(gè)區(qū)塊電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)與全廠平均水平持平；塊4、塊5、塊6、塊7四個(gè)區(qū)塊電動(dòng)機(jī)功率利用率低于全廠平均水平。測試統(tǒng)計(jì)的1831口抽油機(jī)井，電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)合格井706口，占統(tǒng)計(jì)數(shù)量的38.55%；電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)不合格的抽油機(jī)井1125口，平均電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)為0.25，比測試井平均電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)0.38低了0.13（圖3、圖4）。電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)過低，說明無功損耗大，負(fù)載低，雖然對(duì)系統(tǒng)效率不構(gòu)成直接影響，但會(huì)使電網(wǎng)線損增大，造成能源浪費(fèi)。對(duì)于這類抽油機(jī)井，可以采取使用動(dòng)態(tài)或靜態(tài)無功補(bǔ)償?shù)姆绞絹磉_(dá)到提高功率因數(shù)的目的。

圖3 各區(qū)塊電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)對(duì)比

圖4 各區(qū)塊電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)合格率對(duì)比

3 治理方法探討

3.1 系統(tǒng)效率

針對(duì)各區(qū)塊機(jī)采井開展能效對(duì)標(biāo)管理[1]，建立了以“井組對(duì)標(biāo)治理，區(qū)塊整體提升”為思路的對(duì)標(biāo)管理模式，將對(duì)標(biāo)范圍縮小至以井組為單元。以機(jī)型、產(chǎn)液量為基礎(chǔ)，設(shè)定井組內(nèi)系統(tǒng)效率最高的井為標(biāo)桿井，橫向?qū)Ρ扰R井之間的系統(tǒng)效率指標(biāo)，實(shí)施“立標(biāo)、對(duì)標(biāo)、達(dá)標(biāo)、創(chuàng)標(biāo)”閉環(huán)管控，提升對(duì)標(biāo)管理水平，降低單位能源消耗[2]。其中，在措施分析與制定方面，將低產(chǎn)低效井作為治理重點(diǎn)的同時(shí)，綜合分析機(jī)采系統(tǒng)效率指標(biāo)與產(chǎn)液量、舉升高度和有功功率的關(guān)系，將機(jī)采系統(tǒng)效率治理措施分為三大類進(jìn)行治理，具體治理措施見表5。2016年共實(shí)施節(jié)能措施6790井次，累計(jì)節(jié)電433.5×104kWh，系統(tǒng)效率提高到17.53%，提高2.37個(gè)百分點(diǎn)。

表5 抽油機(jī)井系統(tǒng)效率治理措施分類統(tǒng)計(jì)

3.2 電動(dòng)機(jī)功率利用率

針對(duì)電動(dòng)機(jī)功率利用率不合格的井，通過合理匹配電動(dòng)機(jī)裝機(jī)功率以達(dá)到提高其功率利用率的目的。主要做法有三個(gè)方面：一是對(duì)在用雙速電動(dòng)機(jī)功率利用率不合理的井進(jìn)行調(diào)整；對(duì)功率利用率小于20%的井，將電動(dòng)機(jī)由原高速擋調(diào)整為低速擋；對(duì)功率利用率大于53%的井，將電動(dòng)機(jī)由原低速擋調(diào)整為高速擋，并通過更換皮帶輪保證電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在原沖速上，這樣改變?cè)妱?dòng)機(jī)的裝機(jī)功率，使電動(dòng)機(jī)功率利用率達(dá)到合理范圍。二是對(duì)其他電動(dòng)機(jī)功率利用率不合理的井，主要是通過功率利用率不合理井之間互換調(diào)整，如出現(xiàn)無法互換的電動(dòng)機(jī)，用物資庫備用電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)整[3]。三是建立電動(dòng)機(jī)裝機(jī)功率理論計(jì)算模型，確定電動(dòng)機(jī)合理裝機(jī)功率，動(dòng)態(tài)實(shí)施調(diào)整，提高電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率[4]。目前全廠抽油機(jī)井電動(dòng)機(jī)平均裝機(jī)功率18.21 kW，功率利用率提高到27.81%，提高了2.01個(gè)百分點(diǎn)。

3.3 電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)

在電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)治理方面，合理計(jì)算補(bǔ)償量，在配電箱中安裝電容補(bǔ)償器或安裝電容補(bǔ)償裝置。測算功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)的1125臺(tái)抽油機(jī)采用無功補(bǔ)償使功率因數(shù)達(dá)到0.4，則需無功補(bǔ)償總量8 287.89 kvar。實(shí)現(xiàn)后，年可節(jié)約電量109.86×104kWh。采取季度檢查總結(jié)的方式，做好節(jié)能設(shè)備的維護(hù)、保養(yǎng)工作，避免節(jié)能設(shè)備因使用、維護(hù)不當(dāng)而造成損壞，進(jìn)而增大設(shè)備無功損耗[5]。

4 結(jié)論

1）在系統(tǒng)效率治理方面，采用井組對(duì)標(biāo)管理模式，細(xì)化治理措施，實(shí)施閉環(huán)管控，有效降低了機(jī)采舉升能耗，系統(tǒng)效率明顯提高。

2）在電動(dòng)機(jī)功率利用率治理方面，主要通過合理匹配電動(dòng)機(jī)裝機(jī)功率達(dá)到提高電動(dòng)機(jī)功率利用率的目的，并建立電動(dòng)機(jī)裝機(jī)功率理論計(jì)算模型，確定電動(dòng)機(jī)合理裝機(jī)功率，動(dòng)態(tài)實(shí)施調(diào)整，不斷提高電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率。

3）在電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)治理方面，合理計(jì)算補(bǔ)償量，在配電箱中安裝電容補(bǔ)償器或電容補(bǔ)償裝置，并加強(qiáng)節(jié)能設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，有效降低設(shè)備無功損耗。

[1]陳英杰.抽油機(jī)井能效對(duì)標(biāo)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐[J].石油石化節(jié)能，2014，4（2）：19-21．

[2]侯志欣.葡萄花油田節(jié)能對(duì)標(biāo)管理模式的建立與應(yīng)用[J].石油石化節(jié)能，2017，7（4）：37-39．

[3]梁乃成.抽油機(jī)井電動(dòng)機(jī)功率匹配方法探討[J].石油石化節(jié)能，2012，2（2）：23-24．

[4]任丹.抽油機(jī)井系統(tǒng)效率分析及提高措施[J].采油工程，2009（3）：17-19．

[5]周錄方，顏繁波，吳虞.大慶油田抽油機(jī)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研究與應(yīng)用[J].采油工程，2009（4）：25-26．

2017-06-26

（編輯 李珊梅）

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.10.017