油田机采节能优化分析

李森（大庆油田有限责任公司第八采油厂）

模范屯油田始终坚持系统分析与整体优化，通过抽油机优选，强化机采精细管理，加大节能设备改造力度，拓展储备新型节能举升技术，达到抽油机最优化生产的目的。

但从目前能耗情况运行来看，存在“产量相同，举升高度相近的情况下，能耗却存在较大差异”的矛盾，如何在机械采油过程中，把能耗降到最低，达到“控本增效”的目的，有重大的探讨意义。

1 沉没度、泵效与系统效率关系的优化

1.1 沉没度与系统效率关系

探讨系统效率与沉没度之间的关系，为机采井如何生产达到消耗最低，模范屯油田选取150口井进行摸索，并做散点图，见图1。

观察沉没度与系统效率关系的变化趋势，得到以下几个方面的认识：

1）系统效率随着沉没度的增大而增大，在180～310m变化趋于稳定，在310～700m之间呈下降趋势，700～1100m系统效率处于较低值，1100m之后系统效率基本趋于最低值。

2）依据变化趋势，确定系统效率最优值的沉没度应该在180～310m。

3）消耗功率曲线上来看，在沉没度700m之后用于举升的功率较少，消耗的无用功增多。

1.2 泵效与系统效率关系

为探讨泵效与系统效率之间的关系，模范屯油田选取128口井进行摸索，并做散点图，见图2。

观察泵效与系统效率关系的变化趋势，得到以下几个方面的认识：

1）系统效率随着泵效的增大基本呈增大趋势。

2）泵效在20%以下井，系统效率基本在10%以下，泵效在20%～40%之间，系统效率在10%上下波动。

3）目前泵效大于40%的井少，大于40%以后系统效率随泵效的变化趋势还有待研究。

2 优化节能设备

抽油机井应用的节能技术主要是在地面部分，主要是针对抽油机的结构及其拖动装置（电动机和配电箱）的性能来开展的。

2.1 抽油机

抽油机节能方面主要为双驴头抽油机和六型机，依据前人试验成果，双驴头抽油机，与常规的抽油机相比，节电约10%左右；与异相型抽油机相比，节电约4%左右，六型机节能效果更明显。

为优先抽油机系统，模范屯油田有66口老机型老化严重（牡丹江厂家53口），使用年限在15年以上，无配件来源，将这部分油井能列入老改计划，且这部分井以10型机为主，能耗消耗过高，建议转换为小型机。其中可更换6型机35台，预计日节电为5040 kWh；更换8型机25台，预计日节电480 kWh；更换10型机6台，预计日增电40 kWh，见表1。

表1 老机型老改优化措施

2.2 节能电动机和节能配电箱

从节能出发，进一步加大节能设备的更换力度，近3年，已全部更换节能电动机和节能配电箱。因日常工作中，电动机烧或损坏，目前节能电动机的使用率为96.0%。

优选54台节能电动机井进行现场试验测试，试验后，平均节电约24 kW。另外，节能型配电箱单井日节电约5.8 kWh，见表2。

表2 54台节能电动机试验效果

3 节能技术优化措施

3.1 实行间抽，减少无功抽油

间抽是解决低沉没度、节能降耗的有效方法。目前模范屯油田执行间抽344口，每口井按日节电75 kWh计算，日节电约2.58×104kWh。

为探索间抽井是否对产量有影响，模范屯油田选取管理水平较高的某采油队进行为期半个月的试验，见表3。

表3 某采油队外输间抽影响产量情况

由表3可以看出，在执行与不执行间抽（考虑到临关井影响），35口井日产液相差2.84 t，而35口间抽井的总液量为73.3 t/d，得知间抽井影响产量约3.9%，影响不大。

分析间抽井影响产量原因：

1）采油队为保证日常的可操作性，间抽制度过于单一，必然导致一些井的间抽制度不合理性。

2）实际操作中，所有井不能完全按照制度进行启停机，井多的采油队在间抽井完全启停的情况下，前后启或停相差多达2 h，时间的偏差可能影响间抽制度的科学性。

考虑到以上2个方面的因素，在制度合理的情况下，间抽井影响产量可以忽略不计。

3.2 生产参数调整

合理的油井参数，能够使泵排量、举升能力与油井产能、流压相协调，从而使机采井在合理工况下稳定生产。若参数偏大，会造成大马拉小车的现象，导致耗电量增加[1]。2012年以来实施调小参39口井、换小泵3口井，日均节电分别为20 kWh和25 kWh。

3.3 盘根盒松紧度

盘根过松会导致井口漏油，盘根过紧引起电流上升，耗电量增加，合理调整盘根松紧度可降低抽油机耗电量。优选100口井进行试验，试验后，平均单井日节电1.4 kWh，见表4。

3.4 抽油杆降级，降低悬点载荷

优化抽油杆柱，对产液量低的井实施抽油杆降级，可以降低抽油机井悬点载荷，从而达到降低能耗的目的。

表4 盘根松紧度试验效果

优选某采油队的1口油井进行抽油杆降级试验，由原来的ϕ22（439m）+ϕ19（1001m）组合抽油杆，通过降级采用ϕ19（570m）+ϕ16（880m）组合代替。试验后，载荷降低了5.7 kN，见到了降耗效果，见表5。

表5 某油井抽油杆降级试验

3.5 加药降黏清蜡，载荷达到最优

在油田生产中，加药不及时或药量不够，都会造成载荷和载荷比上升，导致能耗增加。为规范模范屯油田的加药，重新修订加药制度，力争更科学、更合理，把加药工作做到最优化，见表6。

表6 加药周期细化管理思路

3.6 及时调整平衡，保持较高的平衡率

平衡率在85%～105%较为合理，欠平衡或过平衡都会导致能耗增加。模范屯油田月度平衡率可达到96%，把平衡影响能耗降到最低。

3.7 低产低效井暂关，节能降耗

目前模范屯低产低效井较多，有45口为低产低效井（其中13口为常关井），产量低，能耗高，开采成本高于效益，建议计划关井或暂关（不计入影响利用率因素中）。

4 结论及认识

1）通过沉没度、泵效与系统效率关系摸索得知，在沉没度180～200m、泵效在20%～40%，系统效率运行较高，目前只是初步认识，待进一步细化研究。

2）老机型老化严重、使用年久，若列入老改计划后，相应的更换为6型和双驴头抽油机，节电效果显著。

3）间抽井节电效果显著，日常需根据液面变化及时更改间抽制度和加强日常间抽管理，达到既节能又不影响产量的目的。

4）在满足生产条件下，尽量采取小参数生产。

5）日常加大加药和平衡的管理力度，使抽油机在最优情况下生产，达到不增耗。

[1]万仁博.采油工程手册（上册）[M].北京:石油工业出版社,2006:30-33.