机采系统节能示范区建设及效果评价

1、机采系统节能示范区建设及效果评价Evaluation of apheresis effect demonstration zone construction and energy saving system朱益飞中国石化胜利油田分公司孤东采油厂 山东东营 257237摘要：机采系统是油田开展提质增效和节能降耗工作的主阵地，通过建立机采系统节能示范区是提高机采系统运行效率，实现节能降耗的有效途径。文中分析了机采系统节能示范区油井存在的问题，并针对问题提出了采取加强油井管理标准化建设、优化管柱结构提高油井井下效率、推广应用永磁同步电机、合理匹配电机功率、安装功率因数动态自动补偿控制柜和合理配置抽油

2、机等六项技术和管理措施。实践证明，这些措施均十分有效，机采系统节能示范区建设取得明显成效。关键词：机采系统；节能；示范区；效果Abstract: Pumping system is the main position for oilfield development quality and efficiency and energy saving work, through the establishment of production demonstration area energy saving system is to improve the efficiency of pumping

3、 system, realize the effective way to save energy and reduce consumption. This paper analyzes existing wells demonstration area energy saving system of mining machine problems, and puts forward strengthening management standardization construction, optimizing the structure of pipe string downhole ef

4、ficiency, improve the popularization and application of permanent magnet synchronous motor, reasonable matching motor power, installed power factor dynamic automatic compensation control cabinet and rational allocation of oil pumping unit six technical and management measures. Practice has proved, t

5、hese measures are very effective, obtained apparent effect demonstration area construction energy saving system of mining machine.Keywords: Pumping system; Energy saving; Demonstration area; Effect0引言随着老油田开发难度的进一步加大，油田开发成本上升，吨油效益下降，提高油井系统运行机制效益，进一步做好节能降耗、系统挖潜、降本增效工作，已成为各油田一个重要的研究课题1。油田70%以上的耗能量集中在机采

6、、注水、电力、热力等主要耗能系统，能耗费用约占油田生产可变成本的30%2。而机采系统是油田开展提质增效和节能降耗工作的主阵地，提高机采系统运行效率，实现节能降耗，具有很大的节能挖潜潜力。为此，我们在调查研究的基础上，选择了油井系统效率低、既然有常规抽油机井，又有稠油掺水井生产的孤东四区，作为机采系统节能示范区，以点带面，推动油田整体节能降耗工作的开展，并取得了良好的节能示范区建设效果。1机采系统节能示范区油井存在的问题该机采系统节能示范区内共有58口油井，2条6千伏供电线路。通过现场调查分析，发现该区块油井主要存在以下几个问题：（1）现场油井管理不到位，部分油井存在井口偏磨、抽油机不平衡、抽油

7、机倒发电现象严重、抽油机不正、四点不一线等情况比较严重。（2）油井地下提升效率低，主要问题是存在管柱设计不合理，（3）油井电机功率匹配不合理，部分电机负载率低、耗电量大，存在“大马拉小车”现象。（4）抽油机型不合理。该区内存在有5口抽油机机型过大，需要更换为小型节能抽油机；有5口抽油机因负荷大，四块平衡块已到头还不能平衡，需要更换较大一点的抽油机。（5）油井电机功率因数低。经现场测试，有20口油井电机的功率因数低于0.5，需要安装功率因数动态自动补偿控制柜，提高油井电机功率因数，以降低无功损耗和线路损耗。2采取的主要节能降耗措施为了提高机采系统节能示范区的油井系统效率，降低油井的耗电量和线路损

8、耗，根据示范区机采系统油井存在的问题，我们有针对性采取了以下几项措施：（1）加强油井管理标准化建设，提高油井地面管理水平围绕油井地面管理的井口、皮带松紧、盘根松紧、机偏、井口不正、抽油机平衡度等内容，严格按油井标准要求进行现场管理，对达不到油井标准要求的油井，及时组织人员进行调整，并收到了良好的调整效果。具体工作量及效果统计见表1。表1 油井开展标准化管理效果统计表项目调整平衡调整皮带松紧调整四点一线校正抽油机校正井口调整盘根合计井次722185113699日节电（kW.h）6787673973202535单井日节电（kW.h）9.64.03.77.86.65.65.4从表1中可以看出，通过加

9、强油井标准化管理，该节能示范区日节电535 kW.h，平均单井日耗电从237 kW.h/d下降到232 kW.h/d，平均单井日耗电下降了5 kW.h/d，系统效率从26.8%提高到28.3%，提高了1.5%。根据油井节电情况统计，开展油井标准化管理，实现年节电10.6万kW.h。（2）优化管柱结构，提高油井井下效率3对该区块的油井躺井后，应用油井优化设计软件对油井生产参数进行优化设计。该软件以新的输入功率计算理论为基础，以最低能耗及机采成本为目标进行优化设计，使油井在保持液量不变的前提下，耗电最低。先后对该区块11口油井的管柱结构进行优化，通过11口油井的作业实施，在单井液量增加4.8t/d

10、的情况下，平均日节电39kW.h/d，油井平均系统效率提高了16.5%，累计实现节电8.988万千瓦时,见到了明显效果。油井管柱结构优化后不但节约了大量的电能，而且为控制油井躺井也奠定了坚实的基础。如4-12-N2021井，措施前该井工作制度为泵径56mm，泵深1005m，冲程4.2m，冲次4.5 次/分钟，日产液5.9t/d，日产油1.7t/d，含水71.2%，动液面925m，日耗电194 kW.h，系统效率9.6%。该井躺井后进行管柱结构优化设计，其工作制度调整为泵径57mm，泵深1202m，冲程3.0m，冲次4.0次/分钟，开井后日产液21.0t/d，日产油2.8t/d，含水86.7%，

11、动液面1002m，与措施前对比日产液量增加了15.1t/d，日产油量增加了1.1t/d，日耗电下降到126 kW.h，降低了68 kW.h，油井系统效率提高到50.1%，提高了40.5%。管柱结构优化设计调整后油井效果统计对比表见表2。表2 管柱结构优化设计调整后油井效果统计对比表项目日产液（t/d）日产油（t/d）含水（%）平均沉没度(m)电机总功率(kW)日耗电(kW.h)单井耗电(kW.h)系统效率(%)实施前248289883423284209323316.6实施后290392865254222174219435.2对比42103-1.9-169-62-351-3918.6（3）推广应

12、用永磁同步电机稀土永磁同步电机是一种高效节能电机，其效率可达到95%，高于异步电动机，且起动转矩大，因此油井在任何工况下，都能起到很好的节能效果；同时由于永磁同步电机永磁体的作用，保证其有较强的起动力矩，即使该类电机在现场中可降低一级功率使用，好能保证油井的正常使用。通过实施对节能示范区抽油机配套电机日耗量小于200 kW.h/d的油井，将普通三相异步电机更换为稀土永磁同步电机，可明显降低电机的无功耗电，降低电机电流，减少线路损耗。我们在机采系统节能示范区共实施更换永磁同步电机14台，实施后单井日耗电由196kW.h下降到162kW.h，单井日节电34 kW.h，油井平均系统效率提高了11.6

13、%，累计实现节16.879万kW.h。如4-14-15井，该井更换永磁同步电机前，生产参数为泵径56mm，泵深853m，冲程2.2m，冲次8.7次/分钟，日产液40.9t/d，日产油0.4t/d，含水99.0%，动液面860m，使用电机37kW普通电机，日耗电199 kW.h ，电流35A/36A，系统效率 29.7%。该井更换22 kW稀土永磁同步电机后，生产参数为泵径56mm，泵深853m，冲程2.2m，冲次8.1次/分钟，日产液41.0t/d，日产油0.4t/d，含水99.0%，动液面508m，使用电机22kW普通电机，日耗电108 kW.h ，下降了91 kW.h/d，系统效率 33.

14、9%，系统效率提高了3.9%。14口油井应用永磁同步电机前后效果对比数据统计表见表3。表3 14口油井应用永磁同步电机前后效果对比数据统计表项目日产液（t/d）日产油（t/d）含水（%）平均沉没度(m)电机总功率(kW)日耗电(kW.h)单井耗电(kW.h)系统效率(%)实施前749726903365477274419616.5实施后7417049052853462268162281对比-8-2202-80-131-476-3411.6（4）合理匹配电机功率对示范区抽油机配套电机额定功率过大，出现“大马拉小车”的油井，根据电机负荷率情况更换为小功率电机，以达到节电提高油井系统效率。共实施油井合

15、理匹配电机10台，单井日节电28 kW.h，系统效率由34.3%提高到36.3%，提高了2.0%，累计实现节电6.8万kW.h。如4-15-191井由55 kW电机更换为37 kW电机后，日耗电由375 kW.h下降到273kW.h，日节电102kW.h，油井系统效率由32.8%提高到37.6%，提高了4.8%，累计实现节电2.3万kW.h。合理匹配电机功率实施效果统计见表4。表4 合理匹配电机功率实施效果统计项目日产液（t/d）日产油（t/d）含水（%）平均沉没度(m)电机总功率(kW)日耗电(kW.h)单井耗电(kW.h)系统效率(%)实施前969371962346471306030634

16、.3实施后8603869553763532782278363对比-10915-0730-118-278-282.0（5）安装功率因数动态自动补偿控制柜针对油井启动功率大，运行功率小，以及抽油机负载功率变化的特点。在机采系统推广应用油井无功动态自动补偿节能装置，实现油井无功功率动态补偿量的自动智能调节，从源头上解决油井功率因数低，无功功率损耗大的问题。对示范区内20口油井电机的功率因数低于0.5的油井，通过推广油井无功动态自动补偿节能装置，使油井功率因数达到0.8以上。同时，加强在用油井无功动态自动补偿节能装置的应用管理，做好日常管理和故障设备及时更新和维修工作，确保每一台油井无功动态自动补偿节

17、能装置良好运行。（6）合理配置抽油机针对该示范区内存在有5口抽油机机型过大，需要更换为小型节能抽油机；有5口抽油机因负荷大，四块平衡块已到头还不能平衡，需要更换较大一点的抽油机等问题。根据油井负荷情况进行合理调整，一是采用5台双驴头节能抽油机替代原5台10型抽油机；二是采用5台10型抽油机替代原5台8型抽油机。调整后，抽油机选型更加合理，系统运行更高效，并取得了良好的节能降耗效果。3效果评价机采系统节能示范区目前开井58口，日产液量3127 t/d，日产油量197t/d，综合含水93.7%，安装电机总功率1594 kW，日耗电10819 kW.h/d ，平均单井日耗电204 kW.h，油井平均

18、系统效率达到了30.1%。示范区建立前后数据统计对比表见表5。表5 示范区建立前后数据统计对比表项目日产液（t/d）日产油（t/d）含水（%）平均沉没度(m)电机总功率(kW)日耗电(kW.h)单井耗电(kW.h)系统效率(%)实施前313821393234519001281024220.3实施后312719793733215941081920430.1对比-11-1605-13-306-1991-389.8从表5中可以看出，该节能示范区在保证油井液量基本保持不变的情况下，总装机电机容量下降了306 kW，平均单井下降了5.3 kW，日耗电下降了1991 kW.h/d，平均单井日节电38 kW.h/d，年实现节电