抽油机井能耗动态控制图在油井用电管理中的应用

朱益飞（中国石化胜利油田分公司孤东采油厂）



抽油机井能耗动态控制图在油井用电管理中的应用

朱益飞（中国石化胜利油田分公司孤东采油厂）

在油田生产中，控制油井吨油开发成本，提高油井能源利用效率，是各油田目前面临的一项重要研究课题。介绍了抽油机井能耗动态控制图的制图依据、制作方法，以及利用能耗动态控制图治理低效井的应用实例。有效管理和控制各油井的能耗动态变化，分析油井用能是否处在合理状态，实践证明能有效控制与降低单井能耗，治理措施效果明显。

抽油机井能耗动态控制图千米吨液日耗电电能利用率

在油田生产中，评价油井能耗高低的标准不是日耗电量，而是油井百米提液单耗。高耗能油井一定有节电潜力，日耗电高的油井不一定有节电潜力［1］。在油田开发中，抽油机井耗电占总耗电量的40%左右，抽油机井耗电管理水平的高低直接体现出油田开发企业油井管理水平。控制油井吨油开发成本，提高油井能源利用效率，是各油田目前面临的一项重要研究课题［2］。因此，利用抽油机井能耗动态控制图，进行管理和控制各油井的能耗动态变化.分析油井用能是否处在合理状态。

1　能耗动态控制图

1.1特点

抽油机井能耗动态控制图是根据油井耗电量与抽油机井产液量的相关性，结合生产实际而制作出来的。可以直观地反映抽油机井的用电是否在合理工作区间，从而有效判断抽油机井耗电情况。如哪些油井处在合理状态下工作，哪些油井有节能潜力，哪些油井有能源浪费问题等等。通过制作油井能耗动态控制图，有利于开展油井用能用电分析，有利于制定有针对性地治理措施，有利于提高油井用电管理水平。

1.2制图依据

油井用电主要有地面设备流程的配套情况、井筒杆管泵及防砂的组合情况，地面设备流程及井筒组合是以油层供液的需要而建立的，油层因素决定了油井耗电量的大小，而井筒因素和地面设备流程匹配优化的水平高低决定了抽油井机用电管理水平的高低［3］。

1.2.1油层因素

采油工作是以井组和单元为单位，单井影响用电的因素主要是油井供液能力的大小；井组开发采有效液，降低井组吨油耗电量。计算抽油机井系统效率如下：

式中：

η——抽油机井系统效率，%；

η油层——油层工作效率，%；

η井筒——井筒效率，%；

η地面——地面系统效率，%；

Q日液——日产液量，t；

h有效——提液有效扬程，m；

q日耗——日耗电量，kWh。

1.2.2井筒因素

相对于机采系统效率而言，抽油机提液作的功分为有用功和无用功。无用功由克服杆柱重量、不合理液柱重量、惯性载荷、振荡载荷、冲击载荷、各类摩擦载荷和地层液向上的推举力组成合力新作的功。无用功组分越小，电能利用效率越高。

1.2.3地面因素

抽油机井地面系统效率是抽油机效率、皮带效率、电动机效率、自控箱效率、变压器效率、管网流程效率之积，即：

式中：

η地面——抽油机井地面系统效率，%；

η抽油机——抽油机效率，%；

η皮带——皮带效率，%；

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η电动机——电动机效率，%；

η自控箱——自控箱效率，%；

η变压器——变压器效率，%；

η流程——管网流程效率，%。

2　制作方法

利用抽油机有效扬程计算出的千米吨液日耗电指标，能很好地反映油井用电情况。在系统效率计算公式中，油井有效扬程、日耗电和油井日产液是相关线性函数，以日产液为横坐标，千米日耗电为纵坐标建立坐标系，形成抽油井能耗动态控制图。分为专项治理区、管理挖潜区、合理区、资料落实区。将油井数据标入坐标系后，标点位置的不同，直观反映了抽油井用电情况。资料落实区上限、合理区上限或管理挖潜区下限、管理挖潜区上限或专项治理区下限的计算公式为：

式中：

q千米日耗电——抽油机井千米吨液日耗电，kWh；

η——油井系统效率，%；

当η为70%时，直线斜率即为资料落实区上限线斜率。

当η为25%时，直线斜率即为管理挖潜区下限斜率。

当η为15%时，直线斜率即为专项治理区线斜率。

3　抽油机井能耗动态控制图的应用

3.1油井有效扬程

式中：

h有效——油井提液有效扬程（液体密度忽略不计），m；

L动——油井动液面，m；

P回——油井回压，MPa；

P套——油井套压，MPa。

3.2千米扬程日耗电

式中：

q千米日耗电——抽油机井千米吨液日耗电，kWh；

q日耗——油井日耗电，kWh；

h有效——油井提液有效扬程，m。

3.3分析应用

现场生产过程中，单井日电耗很高，但是千米吨液日耗电很低，属于合理的生产用电，相反有的抽油机井单井日耗电低，但是千米吨液日耗电很高，具有较大的挖潜空间，但有的井存在大孔道现象，含水很高，采油效率较低，电能利用效率低。所以油井节电分析挖潜的原则是最大限度地满足开发需要，降低千米吨液日耗电量，提高油井用电管理水平，避免进入为了节电而节电的误区。

3.3.1专项治理区

该区域井单耗较低，吨液耗电很高，用电不合理。生产特点是油水井对应很差，不供液或供液差生产，地面配套调速电动机或低转速电动机装置，具有“双低一高”特性，即日产液量低、参数低、吨液耗电高。个别井杆管偏磨严重存在液量基本正常、单耗高的现象；该区域主要针对三低井、偏磨井、调速电动机井分别进行专项治理，经过治理措施的抽油机井可进入管理挖潜区治理。

3.3.2管理挖潜区

该区域油井吨液耗电较高，需优化挖潜。油井供液比专项治理区要好，但是由于方案设计或管理上的问题，井筒及地面配套存在较大的优化空间，用电挖潜潜力大。通过具体的单井分析，制定以“五优化一配套”为主要内容的一井一策措施，措施实施后该区油井可进入合理区。

3.3.3合理区

该区域油井吨液耗电处于正常生产范围，是合理的生产用电。生产特点是油井供液能力强，油水井对应调控关系完善，具有“两高一低”特点，即日产液量高、单耗高、吨液耗电相对较低，油井用电趋于合理；即进行井间对比分析，对于有效扬程相同、日产液量相近的油井，重点对上部区域油井进行优化，使落点向合理区下部移动。优化措施：井组动态调配，降低井组综合含水，采有效液；井筒杆管泵优化，采用大泵、浅抽，小参数生产，降低抽油机井无用功的消耗；应用节能设备。措施实施后，合理区油井由上部区域向下部区域转移。

3.3.4资料落实区

该区域油井千米吨液日耗电小于3.8 kWh，小于理想状态下提液所需理论耗电值，主要是由计量设备故障造成的读数不准；由于存在大孔道现象，造成连抽带喷生产。主要治理措施：检修计量设备；泵径升级或放大生产参数排液；个别井停机自喷或高含水井关；油层调剖、堵水或改变液流方向。

3.3.5分区块、单元的应用分析

油层因素影响较突出的区域为资料落实区和专项治理区，专项治理区主要为井网待完善区域，资料落实区主要为大孔道严重或生产制度偏小区域；管理挖潜区是主要以井筒、地面为主要影响因素的区域，合理区则为油层、地面、井筒3方面因素优化匹配相对合理区域，该区域挖潜的做法是使落点向下部移动。

4　应用实例

24C215井在动态控制图版上标在专项治理区（图1），生产层位馆下，日产液量4.5 t，日产油量2.4 t，含水44.5%，2007年3月长期不供液生产，动液面1288 m，该井不仅在开发上属于低效井，而且千米吨液耗电量也高达47.6 kWh，属于典型的高耗能井。经过开展油井用电节点分析，找出该井产生低效的原因：无水井对应造成地层能量不足；使用电磁调速电动机生产内耗高。针对该井实际生产情况实施了利用低冲速电动机替换电磁调速电动机以降低生产能耗的措施进行了专项治理，合理调整注采结构。措施实施后，不仅有效地提升了油井产量，而且千米吨液日耗电量降至30.2 kWh，降低了17.4 kWh，从专项治理区经治理后转到合理区，治理效果非常明显。

图1　24C215井能耗动态控制图

5　结束语

实践证明，利用抽油机井动态能耗控制图，对油井用电情况开展动态分析，将生产油井分成专项治理区、管理挖潜区、合理生产区和资料落实区四大类，并对专项治理区和管理挖潜区的油井开展油井用电节点分析，找出影响油井产生低效的主要原因，提出有针对性的低效油井专项治理措施，通过有效组织治理措施，从而达到提升油井系统运行效率，提高电能的利用效率，降低千米吨液日耗电量的目的，有效地提高了油井用电管理水平，具有良好的实用性和推广应用价值。

［1］朱益飞，石晓明，马冬梅.提高孤东油田机采系统效率的途径［J］.电力需求侧管理，2009，11（4）：46-48.

［2］朱益飞，王乾泽，徐慧娟.胜利油田机采系统现状及能耗控制对策分析［J］.石油工业技术监督.2006，22（5）：21-24.［3］王鸿勋，张琪.采油工艺原理［M］.北京：石油工业出版社，1992：150-151.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.11.007

2015-06-21）

中国石油集团节能企标委召开标准送审稿审查会和标准复审会

朱益飞，高级工程师，1989年毕业于华东石油学院（生产过程自动化专业），从事油田计量与节能新技术新工艺的研究与推广应用工作，E-mail：zhuyifei112.slyt@sinopec.com，地址：山东省东营市河口区仙河镇胜利油田孤东采油厂技术质量监督中心，257237。

2015年10月27日～29日，中国石油天然气集团公司节能节水专业标准化技术委员会在北京召开标准送审稿审查会和标准复审会。与会专家经过充分讨论，通过了《固定资产投资工程项目可行性研究及初步设计节能篇（章）编写通则》等五项标准送审稿的审查。会议还对《节能节水统计指标及计算方法》等六项标准进行了复审，对《油气集输系统用热技术导则》等三项标准的开题立项工作进行了审查，明确了2016年标准制修订计划。节能企标委主任委员黄飞出席会议并就做好下一步标准制修订工作提出了要求。