胡庆油田节能降耗及提高系统效率措施的综合应用

1、胡庆油田节能降耗及提高系统效率措施的综合应用杨龙张振美易勇(中原油田分公司采油五厂(中原油田分公司采油二厂(中原油田分公司采油四厂摘要本文针对胡庆油田目前由于采油方式及参数的不匹配造成油井能耗高和系统效率低的问题,主要通过制定节能降耗的标准,优化机采井抽汲参数、配套防蜡降粘工艺以及其他措施的应用,有效的降低了油井的能耗,大幅度提升了机采井系统效率。主题词决策标准节能降耗系统效率胡庆油田隶属河南省濮阳县属于典型的复杂断块油气藏,共有机采井708口(含报废井122口, 开井数553口(含报废井73口,其中抽油机井550口(包括报废井73口,占油井开井数的99.5%,平均单井日产液17.85t,平均

2、单井日产油1.75t,综合含水90.3%,吨液单耗15.4kWh/t,吨油单耗130.5kwh/t,系统效率27.9%。1 胡庆油田影响因素分析1.1 地质构造影响胡庆油田受复杂的地质构造影响,部分区块或层系注采井网难以完善,原油物性差,油井产能较低,且油层埋藏较深(大于2200米,这些因素均对节能降耗的影响;1.2 措施调整频繁部分区块由于措施调整频繁,油井生产动态发生变化快,而生产参数的调整不及时、不合理,造成参数与产能不匹配,造成能源利用率低下;1.3 其他因素影响由于结蜡、偏磨、油稠等因素影响,造成抽油机负荷大,井下效率低,能耗高。2 机采井优化决策标准针对油井能耗偏高的现状,主要从优

3、化油井供排关系、实施节能的防蜡降粘工艺、推广抽油机节能装置、制定合理工作制度等方面入手,达到节能降耗的目的。2.1 参数优化标准2.1.1 常规调参(换皮带轮主要是针对冲次偏高可以更换皮带轮满足下调冲次要求的油井,对于皮带轮直径大于180mm、12型及以上抽油机冲次3.5 min-1、11型及以下抽油机冲次4 min-1以上三个条件具备其一都可采用常规调参。2.1.2 12极低速电机主要包括不能通过常规调参满足下调冲次要求的油井,对于油井距离民房远,原油物性好、粘度低、不结蜡或者轻微结蜡,悬点载荷小(90KN,泵挂深度2300m等井可使用低速电机调参。2.1.3 节能减速装置主要包括常规调参不

4、能满足下调冲次要求、不适合配套使用12级低速电机、距离民房近的油井。2.1.4 抽油机机型优化对于日产液量8t、严重供液不足、泵挂2300m且使用12型及以上抽油机的油井采取更换为10型抽油机措施。2.1.5 采油方式优化对于电泵井日产液量低于70t且低效、高能耗运行的电泵井采取电泵转抽油机采油方式措施。2.2 不污染防蜡降粘配套标准2.2.1 固体防蜡器防蜡降粘对于油层套管内径大于118mm,泵深小于2100m,日产液小于10t,含水小于60%的结蜡井、下顶封的结蜡井,优先配套井下高温固体防蜡器。对于结蜡速度慢、下泵深度大于2100m、日产液量高于20t的油井,或井筒技术条件差,其他措施有效

5、期短的油井,配套强磁防蜡器或防蜡防垢降粘增产器等物理防蜡措施。2.2.2 热洗管柱防蜡降粘对于低产(日产液小于10t、低能(地层压力小于10MPa,油层中深2500米,泵深2100米、低含水、原油含蜡高、洗井漏失严重以及地层水敏性强,套管条件良好,封隔器位置井斜小于25°的油井,配套热洗管柱。2.2.3 空心杆热洗工艺对于高产、低含水的结蜡油井(产液大于10t、含小于50%,在下泵深度不大于1800m 时,优先配套空心杆热洗工艺。2.3 地面技术改造标准2.3.1 抽油机改造:对于10型抽油机超负荷、平衡已无法调整、运转不平稳、电动机发电、耗能升高等的抽油机设备。2.3.2 井口电容

6、补偿控制箱对功率因数不能达到要求,工作参数已经优化但能耗仍然较高的油井。2.4 间开、拔管措施节能降耗措施标准对于地层能量低、日产液量低于3t的油井实施间开措施,含水为100%的油井实施拔管措施。3 新技术的推广应用针对油井供液不足、参数偏高、生产方式不合理的现象,根据油井产能、井筒及地面条件、地层因素,通过采取优化工作制度、配套不污染清防蜡工艺、安装地面节能设备等措施,选择合理最佳生产方案,减少地面、井筒损耗,达到节能降耗和提高系统效率的目的。3.1 参数优化技术3.1.1 合理降低冲次(1利用更换电机皮带轮进行常规下调冲次,优化后平均冲次由 4.85min-1下调到3.83min-1,平均

7、下调了1.02min-1。(2推广应用12极低速电机下调冲次:低速电机是一种多磁极、低转速的新型电机,其优点是转矩大、机械特性好,应用于供液不足、严重欠载的油井,可以有效地解决系统效率低和无功损耗大的问题,较低的转速基本可以达到相当于变频调速器的节能效果。该电机是在原8极电机的基础上改制而成,转速为485转/分钟,冲次降低到3-3.5 min-1。(3推广应用节能减速装置:该装置在充分利用原机型的前提下,在抽油机的电机和变速箱之间安装一个减速装置,通过加大传动比,降低中间传动皮带轮的运行速度,顺利实现二次减速,降低抽油机的冲次,满足一些低能井的生产需求,达到节能增效的目的。3.1.2 抽油机机

8、型优化油井的能耗与有效扬程和产液量这两个指标是密切相关的,由于部分油井地层能量下降过快,造成抽油机的能耗与产量严重不符,出现“大马拉小车”现象,造成了设备浪费。通过对严重供液不足且使用12型及以上抽油机的井实施了机型优化措施,取得较好的节电效果。3.1.3 采油方式优化由于油井供液能力与潜油电泵的排量、扬程不匹配,导致潜油电泵长期在小排量下工作,电泵运行效率低、能源浪费大。为此我们对产液量低于70t的油井采取用大泵深抽代替小排量电泵,对特高含水井结合堵水措施实施电泵转抽。3.2 高效节能的不污染防蜡降粘工艺油井井筒由于结蜡造成的载荷增大、产量下降、无功能耗增加以及传统清防蜡存在油层污染、工艺条

9、件局限等问题,近年来采油五厂不断加强不污染清防蜡工艺的研究与应用,先后推广应用了固体防蜡工艺、闭式采油高效热洗装置、MFQ-114热洗锚封器和空心杆热洗清蜡等工艺措施,这些工艺不仅减少了常规洗井时造成的地层污染,而且还具有明显的节能效果。3.2.1 固体防蜡器它主要包括以固体化学药剂缓慢溶解释放阻止石蜡聚集和沉积达到防蜡降粘目的的化学药品防蜡器和以磁场、声波为主破坏蜡晶格阻止结蜡的物理防蜡器,两者均具有不污染地层、防蜡降粘减少蜡阻力和节约能耗的作用。3.2.2 闭式采油高效热洗装置该装置由我厂自主设计开发的、一种简单实用的无伤害清蜡洗井新工艺。它主要由洗井阀和皮碗式封隔器两部分组成。洗井过程中

10、,皮碗式封隔器在洗井液产生的上下压差下涨开,密封油套环形空间,使洗井液不能进入封隔器以下的地层,从而保护油层。洗井液在地面以大于洗井阀开启压力的压力下泵入,由油套环形空间注入,经洗井阀后进入油管,油管内的蜡在洗井液的高温作用下溶解随原油的流动流出井口,该工艺不仅减少了地层污染,还具有节能效果,因其在结蜡点以下位置短路热洗,比常规热洗节约热水用量50%以上,节约洗井时间一半以上。3.2.3 MFQ-114热洗锚封器该装置主要由上接头、伸缩管、座封机构、锚定机构(锚封器、扶正机构、封隔机构、单流阀、下接头组成,油井热洗时,洗井液被封隔器和单流阀阻挡,由油套环形空间经本装置上部的筛管进入到油管内,向

11、上返回地面,防止洗井液进入油层,避免对油层造成污染伤害,同时也可有效节约洗井时间和洗井用水量。3.2.3 空心杆热洗工艺空心杆热洗工艺是将一种具有中间流道的抽油杆,下至结蜡点位置进行油管内热洗清蜡,可有效缩短热洗通道长度,提高热洗效率,减少热洗用水和热洗时间并且还避免了洗井液对地层的污染,另外还可以通过其内孔加入各种化学药剂和热油等来降低原油的粘度、控制油井结蜡,减少抽油机的能耗。3.3 地面技术改造3.3.1 对抽油机进行复合改造推广应用10型异相游梁复合平衡改造抽油机,该型抽油机可大幅度提高抽油机平衡度,同时还具有在同种工况下减速箱输出扭矩大大降低,负载峰值小,平衡效果更好,节电效果明显的

12、特点。该型机平均单井节电率8%,安装后油井的平衡率达到95%以上。3.3.2 安装井口电容补偿控制箱提高能源利用率由于油藏流体的变化、泵挂的改变、地面参数的不断调整及自然气候等因素的影响,抽油机电机的运行与负载的变化很难处于最佳配置中,使得抽油机电机实际运行中负载率低下,功率因数偏低,无功能耗偏大。针对这些问题,我厂自主创新开发-井口电容补偿控制箱,对井口电容采用顺序控制方式,突破了电机就地补偿,容量不超电机空载无功功率的设计理念,通过合理选择补偿容量,改进延时控制保护回路,有效的解决了电机自激这一难题,使井口补偿运行可靠性大大提高。3.3.3 制定合理的间开、拔管措施,减少无效能耗对于日产液

13、量低于3t或者间出的低能井,抽油机长期处于低效或者无效工作状态,不仅浪费电能而且对抽油机、管杆泵系统都会产生很大磨损伤害;而含水为100%的油井在生产过程中都属于无经济效益生产。我们今年对低能、高含水油井进行油井产能、液面恢复速度等因素分析后,通过实施间开、拔管等措施,实现能耗的大幅度下降。4 实施效果年实施参数优化160井次,配套高效节能的不污染防蜡降粘工艺60井次,地面技术改造174井次,实施后效果明显,主要表现在以下几方面。4.1 机采系统效率主要指标不断上升机采系统效率由27.9%上升到29.07%,上升1.17%;井下效率由的43.3%上升到45.16%,上升1.86%;功率因数由的

14、0.41上升到0.43,上升0.02;平衡度合格率由的54.3%上升到61.4%,上升7.1%。4.2 机采井主要能耗指标主要指标大幅下降机采井吨液单耗由15.4 kW·h /t,下降到15.18 kW·h /t,下降了0.22 kW·h /t;吨油单耗由的130.5 kW·h /t,下降到119.93 kW·h /t,下降了10.57 kW·h /t,下降幅度达到了8.1%,年节约用电449.63×104kW·h。5 取得认识(1首先进行油井运行因素分析,掌握关键点,有针对性的制定实施方案,实现不同泵挂、不同油质、不同区域的油井都有对应的措施,这是实现油井节能降耗和提高系统效率的基础。 （2）油井的能耗和系统效率与区块的生产能力密切相关，部分注水不完善区块油井供 液能力下降很快，导致油井的能耗与产能不匹配，造成能耗的极大浪费。因此，加强低产、 低能油藏有效注水，提高产能才是有效途径。 (3改善油井供排关系，是提高机采系统效率的重要手段，通过系统科学的研究油井 产能与抽