劉蘭蘭，劉洪柯，劉凱，安學(xué)先

（中國(guó)石化勝利油田分公司現(xiàn)河采油廠采油工藝研究所，山東東營(yíng) 257068）

潛油電泵舉升作為油田中后期提液穩(wěn)產(chǎn)的主要采油方式，在油田開發(fā)中占據(jù)了重要地位。據(jù)調(diào)查，某采油廠目前電泵開井171口，占全廠開井?dāng)?shù)的10.7%；日產(chǎn)油642噸/日，占全廠日產(chǎn)油量的15.6%。但其能耗較高，成為制約采油廠增效的薄弱環(huán)節(jié)。

1 概述

潛油電泵井是機(jī)采系統(tǒng)的重要耗能設(shè)備，在低油價(jià)的沖擊下，無(wú)效井顯著增多，優(yōu)化、管理好電泵井系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電泵井節(jié)能降耗是一項(xiàng)重要的工作。

針對(duì)電泵井高能耗的難題，曾嘗試過(guò)降低揚(yáng)程、降低電機(jī)功率、降低泵掛、提高系統(tǒng)效率等拆機(jī)改造手段，但由于沒有系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，單純憑借工藝人員的經(jīng)驗(yàn)，降低能耗空間有限。

建立單井經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量和單井措施極限增產(chǎn)量[1]評(píng)價(jià)平臺(tái)，一手抓產(chǎn)量運(yùn)行，一手抓效益開發(fā)，通過(guò)盤活存量、做優(yōu)增量，有效控制開發(fā)成本，提升利潤(rùn)指標(biāo)。低效井實(shí)施關(guān)井措施，邊際效益的油井一旦躺井以后，作業(yè)開井若不能達(dá)到足夠長(zhǎng)的檢泵周期就不能產(chǎn)生效益，該類井只能暫關(guān)待扶，統(tǒng)計(jì)2016年以來(lái)通過(guò)效益評(píng)價(jià)，無(wú)效低效井共計(jì)18口，占電泵開井的12%。因此如何通過(guò)機(jī)泵參數(shù)優(yōu)化，降低電泵運(yùn)行成本，延長(zhǎng)有效生產(chǎn)周期，促無(wú)效變有效、低效變高效，對(duì)電泵井的長(zhǎng)效高效開發(fā)有較大意義。

2 潛油電泵能效倍增管理模式

2016年依托“勝利油田分公司經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量效益評(píng)價(jià)決策平臺(tái)”及“勝利油田分公司機(jī)采系統(tǒng)能耗潛力評(píng)價(jià)及一體化優(yōu)化技術(shù)”開展電泵井能效倍增項(xiàng)目，以能效倍增項(xiàng)目為核心，以電泵生產(chǎn)情況為基礎(chǔ)，利用模型數(shù)據(jù)，建立區(qū)塊模型，從評(píng)價(jià)條件、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)類型三方面對(duì)單井進(jìn)行能耗潛力評(píng)價(jià)，利用創(chuàng)新的工藝技術(shù)編寫優(yōu)化改造方案，并跟蹤評(píng)價(jià)效果。能效倍增能耗潛力評(píng)價(jià)及優(yōu)化方法框架見圖1。

該項(xiàng)目主要內(nèi)容是調(diào)研電泵井生產(chǎn)現(xiàn)狀，分析目前存在的問題，編制電泵井綜合分析評(píng)價(jià)治理技術(shù)、降電優(yōu)化改造方案，并在此基礎(chǔ)上估算項(xiàng)目總投入費(fèi)用和進(jìn)行財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)。

圖1 能效倍增能耗潛力評(píng)價(jià)及優(yōu)化方法

2.1 篩選優(yōu)化原則，建立降低單井耗電的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)

1）以經(jīng)濟(jì)效益為中心的原則。運(yùn)用“三線四區(qū)”經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型對(duì)電泵井進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)，依托“勝利油田分公司經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量效益評(píng)價(jià)決策平臺(tái)”篩選位于盈利高效區(qū)、邊際有效區(qū)的電泵井優(yōu)先實(shí)施。

2）一體化原則。加強(qiáng)油藏、井筒及電泵機(jī)組設(shè)備的有機(jī)結(jié)合，所選擇的區(qū)塊、單元近期沒有大規(guī)模開發(fā)調(diào)整，在保持電泵井液量穩(wěn)定的前提下實(shí)施優(yōu)化，并合理匹配離心泵額定排量、揚(yáng)程及電動(dòng)機(jī)額定功率。

3）充分利舊、節(jié)省投資的原則。充分利用現(xiàn)有的電泵機(jī)組，通過(guò)改造、修復(fù)離心泵、電機(jī)等手段，實(shí)現(xiàn)機(jī)組階梯配套，從而降低投資成本。

2.2 明確技術(shù)路線，實(shí)現(xiàn)降低單井能耗技術(shù)支撐

1）評(píng)價(jià)參數(shù)

“勝利油田分公司機(jī)采系統(tǒng)能耗潛力評(píng)價(jià)及一體化優(yōu)化技術(shù)”引入“系統(tǒng)降耗率”[2]這一概念來(lái)明確電泵井系統(tǒng)效率的提升潛力。計(jì)算公式如下：

式中：R系統(tǒng)降耗率，%；P目前目前生產(chǎn)狀態(tài)下的機(jī)采系統(tǒng)輸入功率，kW；P最佳相同產(chǎn)量下能耗最低機(jī)采系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的輸入功率，kW。

“系統(tǒng)降耗率”值越小，表明電泵井的節(jié)能潛力越小；值越大，節(jié)能潛力越大。用“系統(tǒng)降耗率”作為電泵井參數(shù)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，更加科學(xué)、合理，且具有較好的操作性。

2）評(píng)價(jià)方法

以電泵井理論輸入功率的計(jì)算方法為基礎(chǔ)，利用電泵井實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、原油高壓物性參數(shù)及產(chǎn)能分析對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行擬合和修正，建立與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)吻合的輸入功率計(jì)算模型。在此基礎(chǔ)上計(jì)算電泵井目前最佳能耗區(qū)間，通過(guò)計(jì)算和分析“系統(tǒng)降耗率”，對(duì)電泵井的節(jié)能潛力做出預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。

2.3 制定優(yōu)化方案，全面實(shí)施降低單井能耗方案

優(yōu)化方案制定以長(zhǎng)效為目標(biāo)，首先依托“三線四區(qū)”經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型，初步篩選具備經(jīng)濟(jì)效益的電泵井，確保方案實(shí)施的成功率；其次對(duì)電泵井按照系統(tǒng)降耗率大小排序，優(yōu)選系統(tǒng)降耗率大的井；最后對(duì)篩選出的電泵井從控制成本和降低能耗兩方面制定機(jī)組配套方案，保證優(yōu)化成本的同時(shí)，取得預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)電泵井的長(zhǎng)周期高效生產(chǎn)。

1）篩選具備經(jīng)濟(jì)效益的電泵井

“三線四區(qū)”經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型通過(guò)運(yùn)行成本、操作成本、完全成本三條主線，將油井劃分為盈利高效區(qū)、邊際有效區(qū)、增量低效區(qū)、運(yùn)行無(wú)效區(qū)四個(gè)區(qū)間，為電泵井進(jìn)一步優(yōu)化治理提供效益依據(jù)。

依托“三線四區(qū)”經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型，勝利油田分公司開發(fā)了“勝利油田分公司經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量效益評(píng)價(jià)決策平臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)了油井經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的效益預(yù)測(cè)與跟蹤評(píng)價(jià)。應(yīng)用該平臺(tái)，對(duì)電泵井進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)，篩選盈利高效區(qū)、邊際有效區(qū)的電泵井進(jìn)行優(yōu)化，確保方案實(shí)施后具備良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2）對(duì)電泵井按照系統(tǒng)降耗率大小排序

應(yīng)用“勝利油田分公司機(jī)采系統(tǒng)能耗潛力評(píng)價(jià)及一體化優(yōu)化技術(shù)”，對(duì)篩選出的電泵井進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并按照系統(tǒng)降耗率的大小進(jìn)行排序。

3）從降低能耗和控制成本兩方面制定機(jī)組配套方案

① 拆機(jī)改造，實(shí)現(xiàn)階梯配套，降低單井能耗。針對(duì)因缺少階梯性揚(yáng)程修復(fù)泵和階梯性功率修復(fù)電機(jī)而致使配置偏高的問題，拆機(jī)改造，實(shí)現(xiàn)階梯配套。

離心泵揚(yáng)程改造，優(yōu)化泵掛深度。目前電泵井揚(yáng)程臺(tái)階平均500米左右，通過(guò)離心泵揚(yáng)程改造，實(shí)現(xiàn)100～200米一個(gè)臺(tái)階。根據(jù)電泵井的實(shí)際生產(chǎn)情況，達(dá)到不同排量的電泵機(jī)組優(yōu)選。

電機(jī)拆機(jī)改造，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的階梯配套。目前每種外徑尺寸的電機(jī)功率平均僅有3種，Φ116 mm有43 kW55 kW86 kW，Φ114 mm有45 kW75 kW，Φ107 mm有45 kW75 kW，重點(diǎn)針對(duì)Φ107 mm系列電機(jī)實(shí)施改造，由2個(gè)主要功率型號(hào)增加為5個(gè)，分別為45 kW60 kW65 kW70 kW75 kW。

② 按“一井一策”模式分別制定機(jī)組配套方案，優(yōu)化控制成本。為了達(dá)到預(yù)期效益，嚴(yán)格控制成本，對(duì)機(jī)組配套設(shè)施實(shí)行全新＋大修相結(jié)合的方式。

全新的機(jī)組配套方案。梁11斷塊具有礦化度高（32 721 mg/L）、井液溫度高（84℃）、氣油比高（26 m3/t）等特征，電泵井機(jī)組普遍存在結(jié)垢、腐蝕、老化嚴(yán)重等問題，導(dǎo)致檢泵周期較短（平均為233 d），對(duì)于機(jī)組老化嚴(yán)重的單井實(shí)行全新配套方案。

大修配套方案?，F(xiàn)河中部及王家崗區(qū)域的電泵井主要存在腐蝕、電機(jī)失效、出砂及老化嚴(yán)重等問題，大修配套方案可以滿足其生產(chǎn)要求。

3 潛油電泵能效倍增管理實(shí)施效果

自實(shí)施“潛油電泵能效倍增管理”以來(lái)，在經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能減排方面均收到了很好的效果。

1）潛油電泵生產(chǎn)指標(biāo)穩(wěn)中有升

潛油電泵能效倍增管理項(xiàng)目實(shí)施后，該采油廠潛油電泵生產(chǎn)指標(biāo)出現(xiàn)良性提升，單井日增油1噸，年節(jié)約用電455.4 萬(wàn) kW·h，年度躺井減少23井次。

2）經(jīng)濟(jì)效益得到明顯提升

2016年累計(jì)躺井95井次，同比減少23井次；平均檢泵周期586天，同比延長(zhǎng)71天；電泵井系統(tǒng)效率27.3%，提升了2百分點(diǎn)，年累計(jì)耗電減少455.4萬(wàn)kW·h，直接經(jīng)濟(jì)效益1 149.3萬(wàn)元。

3）節(jié)能減排效果顯著

據(jù)統(tǒng)計(jì)，能效倍增項(xiàng)目實(shí)施后年節(jié)約綜合能耗559.7 tce，CO2年減排量為1 399.25 t，大力推進(jìn)了潛油電泵井綠色低碳生產(chǎn)。

4 結(jié)論

綠色低碳發(fā)展是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，潛油電泵井能效倍增管理模式的構(gòu)建，為降低潛油電泵能耗實(shí)現(xiàn)綠色低碳生產(chǎn)提供了有力的技術(shù)支撐。