吳海波

摘要：油氣集輸系統(tǒng)指油氣生產(chǎn)過程中原油及天然氣的收集、處理和輸送。從油井到計(jì)量站、接轉(zhuǎn)站，再到聯(lián)合站，形成了相互聯(lián)系、成龍配套的地面工程系統(tǒng)。目前，在企業(yè)總體經(jīng)營困難的情況下，降低企業(yè)電能損耗可以為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，本文重點(diǎn)對(duì)集輸系統(tǒng)、注采系統(tǒng)展開分析討論，通過合理的設(shè)備選型，采用節(jié)能設(shè)備和精細(xì)用電管理模式，有效地降低系統(tǒng)單耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)，以取得更高的經(jīng)濟(jì)效益，保持油田企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。

關(guān)鍵詞：油田企業(yè)；節(jié)能降耗；精細(xì)用電管理模式；經(jīng)濟(jì)效益

1用電構(gòu)成概況

轄區(qū)包括多種等開發(fā)類型，目前主要生產(chǎn)系統(tǒng)用電占到總電量93.2%，其中提液電量占37.2%，注水電量占46.3%，油氣處理電量占3.9%，注聚電量占4.6%，注汽電量占1.2%。本文對(duì)注采系統(tǒng)和集輸系統(tǒng)用電重點(diǎn)展開分析并提出挖潛措施。

2 集輸系統(tǒng)用電分析與挖潛

油氣在集輸過程中的許多環(huán)節(jié)，有節(jié)能降耗的潛力可挖。本文通過對(duì)油氣集輸系統(tǒng)能耗影響因素及存在主要問題分析，提出了變頻器節(jié)能降耗，利用單管循環(huán)流程優(yōu)化節(jié)能，密閉集輸流程改造降低油氣損耗等措施，并分析了在生產(chǎn)中的應(yīng)用效果。

2.1 原油集輸系統(tǒng)能耗評(píng)價(jià)

（1）原油集輸系統(tǒng)能耗評(píng)價(jià)的因素分析：按照原油集輸系統(tǒng)能源消耗評(píng)價(jià)原則，應(yīng)用新建能耗評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)原油集輸站用能狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。具體思路如下：①通過注水系統(tǒng)平均效率和離心式、柱塞式注水機(jī)組平均運(yùn)行效率這三個(gè)指標(biāo)對(duì)比，分析注水系統(tǒng)能源消耗水平；②通過輸油系統(tǒng)平均運(yùn)行效率和輸油栗機(jī)組平均運(yùn)行效率兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。分析油氣集輸系統(tǒng)能源消耗水平；③通過鍋爐系統(tǒng)平均運(yùn)行效率對(duì)比，分析鍋爐系統(tǒng)能源消耗水平。（2）能源經(jīng)濟(jì)效率分析。①通過含水原油液量綜合用能單耗、凈化原油油量綜合用能單耗這兩項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比，分析原油集輸系統(tǒng)在實(shí)物產(chǎn)出上消耗能源量的高低水平；②通過含水原油用電單耗、凈化原油產(chǎn)油量生產(chǎn)用電單耗這兩項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比，分析在單位實(shí)物產(chǎn)出上消耗電力能源這一主要消耗能源量的高低水平；③通過注水用電單耗、集輸用天然氣單耗這兩項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比，分析油田企業(yè)在単位服務(wù)量上（注水和油氣集輸）消耗能源量的高低水平；④通過上述所有指標(biāo)的綜合對(duì)比，分析油田企業(yè)在能源經(jīng)濟(jì)效率上的先后次序。

2.2 節(jié)電措施

2.2.1應(yīng)用變頻調(diào)速器降低輸油泵耗電

（1）交流電變頻原理。變頻調(diào)速系統(tǒng)由整流器、濾波系統(tǒng)和逆變器三部分組成。在其工作時(shí)，首先將三相交流電經(jīng)橋式整流為直流電，脈動(dòng)的直流電壓經(jīng)平滑濾波后，在位處理器的調(diào)控下，用逆變器將直流電在逆變?yōu)殡妷汉皖l率可調(diào)的三相交流電源，輸出到需要調(diào)速的電動(dòng)機(jī)上。因電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，通過變頻器可以任意改變電源輸出頻率從而任意調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)平滑的無極調(diào)速。（2）離心泵變頻調(diào)速節(jié)能原理。離心泵變頻調(diào)速是通過變頻器的頻率來控制輸油泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到改變泵的排量目的：變頻器頻率增大，電機(jī)轉(zhuǎn)速增大，泵排量上升；變頻器頻率減小，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，泵排量下降。在使用變頻調(diào)速裝置后，流量調(diào)節(jié)時(shí)泵出口閥門處于全開狀態(tài)，使原來消耗在閥門上的泵管壓差消除了，以降低輸油泵電機(jī)運(yùn)行電流，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。（3）接轉(zhuǎn)站外輸油泵，通過更換安裝變頻控制柜，系統(tǒng)設(shè)置工頻、變頻切換功能。一旦變頻出現(xiàn)出現(xiàn)故障，手動(dòng)切換到工頻檔，在變頻維修期間可以保證輸油泵的運(yùn)行，滿足生產(chǎn)需要。

2.2.2改變泵的葉輪直徑節(jié)能

在輸油過程中，油量變化頻繁，造成管壓與泵壓不匹配，出口閥門大量節(jié)流，浪費(fèi)電能，通過切削葉輪或更換大小不同的葉輪，達(dá)到管壓與泵壓相匹配，降低能耗。葉輪直徑（D）不宜切削過多，否則影響泵效。外徑允許切削量與比轉(zhuǎn)數(shù)Ns的關(guān)系如表所示。接轉(zhuǎn)站主要在修泵更換葉輪時(shí)曾用過，效果良好。

2.2.3單管循環(huán)集輸流程應(yīng)用

油井來液通過分離器將油、水分離，通過一臺(tái)螺桿泵將原油打入系統(tǒng)流程，分離出的水經(jīng)另一臺(tái)螺桿泵打入循環(huán)系統(tǒng)，作為摻水使用。變頻控制裝置通過分離器內(nèi)雙法蘭液位計(jì)測(cè)出的最高液面和油水界面的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)油路、水路螺桿泵的排量，以達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

3 注采系統(tǒng)用電分析與挖潛

3.1 提液系統(tǒng)

提液系統(tǒng)耗電設(shè)備主要有電機(jī)、控制柜、抽油機(jī)、電泵、地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵以及井筒電加熱設(shè)備。要有效節(jié)電，就要合理匹配油井供排液關(guān)系，通過油井舉升參數(shù)優(yōu)化匹配以及油井耗電設(shè)備節(jié)能技術(shù)改造，降低能耗。具體措施就是：

（1）是從油藏、井筒二方面入手制定相應(yīng)的措施

①油藏方面：可通過注采調(diào)配，達(dá)到改變液流方向的目的，改善油水井供排關(guān)系，提升動(dòng)液面，保證合理的地層壓力。此外針對(duì)油層發(fā)育好，歷史上有高產(chǎn)情況或鄰近井為高產(chǎn)井但由于出砂堵塞油層造成油井不供液假象的油井采取高壓解堵措施，提升油井動(dòng)液面。

②井筒方面：要探索相配套的低能耗舉升工藝及桿管組合。對(duì)油井的各項(xiàng)生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮油層和抽汲設(shè)備的潛力：對(duì)潛力油井實(shí)施大泵提液，同時(shí)配合參數(shù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)油井工作制度的最優(yōu)化，達(dá)到既上產(chǎn)又節(jié)能目的；對(duì)供液差、油稠井，通過作業(yè)措施轉(zhuǎn)下螺桿泵；對(duì)特殊油井采取稠油井筒加溫降粘工藝、電熱桿配套泵上摻水工藝、雙泵采油工藝、射流采油工藝、空心桿摻水工藝、雙管采油工藝、空心桿密閉循環(huán)摻水等工藝。

（2）廣泛應(yīng)用“能耗最低和系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)”系統(tǒng)按照“大泵徑、長沖程、慢沖次”的原則，在滿足油井產(chǎn)量的前提下，以能量消耗最低或機(jī)采成本最低為原則，以“機(jī)采系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)”中“理論輸入功率”的計(jì)算方法為基礎(chǔ)，以油井降耗率為核心分析評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立能耗潛力評(píng)價(jià)分析機(jī)制。

R=（1-P最佳/P目前）*100%

R —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；

R值（“降耗率”）的范圍為0～100%。R值越小，該井的節(jié)能潛力越??；R值越大，該井的節(jié)能潛力越大，用“降耗率”作為油井（區(qū)塊、油田）能耗管理、評(píng)價(jià)、考核的標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合該系統(tǒng)評(píng)價(jià)結(jié)果，自行實(shí)施單井優(yōu)化改造，可有效地提高油井的降耗率。

3.2 注水系統(tǒng)

油田注水系統(tǒng)主要由水源、注水電機(jī)、注水泵、調(diào)節(jié)閥、注水管網(wǎng)（注水干線、支干線）、配水間、注水井等組成。除了有效能量外，注水系統(tǒng)能量要消耗在電機(jī)、注水泵、調(diào)節(jié)閥、注水管網(wǎng)、注水井處，其中注水泵能耗（包括調(diào)節(jié)閥節(jié)流能耗），是注水系統(tǒng)能量消耗的主要節(jié)點(diǎn)，因此節(jié)電的核心合理布局管網(wǎng)，通過注水泵和供水管網(wǎng)的匹配平衡各注水站的供水量，達(dá)到提高注水泵效率，減少注水能耗的目的。

①優(yōu)選大排量離心式注水泵：大排量離心泵過流面積大，阻力小，容積損失和水力能變換損失小，泵效比小排量高?？筛鶕?jù)注水壓力、注水量變化情況，優(yōu)化注水站運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)注水泵的合理匹配，最大限度地提高注水系統(tǒng)效率。②優(yōu)化調(diào)整注水管網(wǎng)布局：可以減少注水干線、支線的水頭損失（管網(wǎng)沿程損失、局部損失），降低注水壓力和單耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。③及時(shí)調(diào)整優(yōu)化注水站供水負(fù)荷，匹配注水泵：及時(shí)跟蹤各注水站動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況，針對(duì)注水量的變化情況，及時(shí)調(diào)整注水站的開泵臺(tái)數(shù)，達(dá)到與外部管網(wǎng)水量需求的優(yōu)化匹配，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。④利用現(xiàn)有的工藝流程和技術(shù)消除節(jié)流點(diǎn)：定期應(yīng)用物理清洗技術(shù)，實(shí)施注水干（支）線、單井管線除垢工作，可以降低管網(wǎng)損耗，減少管網(wǎng)效率下降。?？傊?，油田在特高含水階段，在產(chǎn)能建設(shè)與電量控制矛盾日益突出的情況下，只有堅(jiān)持“理念節(jié)電、管理節(jié)電、技術(shù)節(jié)電”，精細(xì)用電管理模式，通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，才能達(dá)到減少低效不合理用電，降低系統(tǒng)單耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]文海濤，李夫銀. 油氣田企業(yè)電力設(shè)備節(jié)能降耗措施研究與應(yīng)用[J]. 設(shè)備管理與維修，2017（8）：31-32.

（作者單位：油氣集輸總廠公共事業(yè)管理中心）