配套節(jié)能工藝技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用

張輝（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

配套節(jié)能工藝技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用

張輝（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

大慶喇嘛甸油田經(jīng)歷了由低含水到高含水的采油過(guò)程，在此過(guò)程中采用了減少無(wú)效或低效循環(huán)水量和降低注水、采油和集輸?shù)认到y(tǒng)單耗的工藝技術(shù)和配套裝備。在注水方面，采用分壓注水，更換注水泵機(jī)芯，注水站微機(jī)巡控技術(shù)，安裝磁化器、污水化學(xué)處理等技術(shù)；在抽油機(jī)井方面，采用節(jié)能型抽油機(jī)、使用聯(lián)組窄V帶，使用高轉(zhuǎn)差電機(jī)、新型四功能節(jié)電箱、防噴盒、磁防蠟器、合理組合采油管桿、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案等；在電泵井方面，采取優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、調(diào)節(jié)放氣油嘴、使用高壓無(wú)功補(bǔ)償控制器，降低啟動(dòng)裝置等；在集輸方面，通過(guò)在原油中加入冷輸劑冷輸、采用變頻調(diào)速技術(shù)，安裝磁降凝降黏裝置，對(duì)輸油系統(tǒng)效率進(jìn)行分析等，節(jié)能效果顯著。

工藝技術(shù) 油田 節(jié)能 應(yīng)用

喇嘛甸油田已經(jīng)進(jìn)入高含水后期，隨著采出液含水率的不斷上升，采油過(guò)程中消耗能量的對(duì)象也逐漸發(fā)生變化。在低含水采油期，能量大部分消耗在“油”上；而在高含水采油期，能量絕大部分消耗在“水”上。從能量消耗的比例來(lái)分析，減少無(wú)效或低效循環(huán)水量是節(jié)能降耗的措施之本。與此同時(shí)，努力降低注水、采油和集輸?shù)认到y(tǒng)的單耗，也是節(jié)能降耗的有效方法。兩種方法相結(jié)合，既可以提高油田的開(kāi)發(fā)和管理水平，又可以收到明顯的節(jié)能效果。

1 提高注水系統(tǒng)效率的工藝技術(shù)及配套裝備

注水系統(tǒng)主要包括注水電動(dòng)機(jī)、注水泵和注水管網(wǎng)。注水系統(tǒng)效率是指在油田注水地面系統(tǒng)范圍內(nèi)有效能與輸入能的比值。提高注水系統(tǒng)效率的關(guān)鍵是提高注水泵和管網(wǎng)的效率。通過(guò)幾年的改造和完善，在提高注水系統(tǒng)效率方面已形成一系列配套技術(shù)。

1.1 分壓注水改造技術(shù)

注水是油田提高采收率重要手段之一。每一個(gè)注水系統(tǒng)控制著幾十口甚至上百口注水井的生產(chǎn)。為保證吸水壓力高的注水井完成配注量，以往注水泵的壓力以滿足高壓注水井為條件，而對(duì)于系統(tǒng)中注水壓力低的注水井用閥門控制注水，水流量損失很大。為了降低注水單耗，大慶喇嘛甸油田從1991年開(kāi)始采用高、中、低壓三級(jí)分壓注水技術(shù)[1]。目前共建成分壓注水站17座，安裝注水泵59臺(tái)。其中高壓注水泵32臺(tái)，建成高壓注水干線105 km，平均泵壓達(dá)16.5 MPa，到配水間平均管壓14.6 MPa；低壓注水泵27臺(tái)，低壓注水干線35 km，平均泵壓達(dá)15.0 MPa，到配水間平均管壓13.0 MPa。采用高、中、低壓分技術(shù)后，不僅保證了油田合理有效的注水，而且取得了顯著的節(jié)能效果。

1.2 注水站機(jī)泵換泵芯技術(shù)

機(jī)泵換機(jī)芯技術(shù)是指在原有運(yùn)行機(jī)泵的基礎(chǔ)上更換泵芯和電動(dòng)機(jī)，加大泵葉輪流道使泵的排量增大。應(yīng)用這一技術(shù)后，泵效提高了近2.5個(gè)百分點(diǎn)。

1.3 注水站微機(jī)巡控技術(shù)

綜合應(yīng)用控制總線技術(shù)，高精度、高可靠性的傳感技術(shù)和電磁機(jī)構(gòu)控制技術(shù)，運(yùn)用現(xiàn)代化控制理論和計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)注水站的全方位監(jiān)控。應(yīng)用該技術(shù)后，注水單耗降低了0.1～0.25 kW·h/m3。

1.4 注水井安裝磁化器增注技術(shù)

水經(jīng)過(guò)磁化器的磁場(chǎng)處理，其表面張力下降、潤(rùn)濕性改善，而且磁場(chǎng)可以吸附水中的鐵磁性雜質(zhì)，凈化水質(zhì)。目前喇嘛甸油田在155口注水井上安裝了磁化器，平均單井增注217 m3/d，增注率達(dá)12%左右。

1.5 污水化學(xué)處理

污水是喇嘛甸油田注水用水的主要來(lái)源，因此，降低污水中的雜質(zhì)含量對(duì)提高油田的注水效果有重要意義。在污水處理過(guò)程中，采用了新型污水處理化學(xué)助劑，共推廣使用于7座污水處理站，注水水質(zhì)達(dá)到了新標(biāo)準(zhǔn)的要求。

通過(guò)以上工藝技術(shù)的應(yīng)用，到2010年底，注水系統(tǒng)效率各項(xiàng)指標(biāo)明顯提高，注水用電單耗節(jié)能3.18 kW·h/m3，見(jiàn)表1。

表1 注水系統(tǒng)效率

2 提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的工藝技術(shù)及配套裝備

經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展和完善，主要形成了以下幾種較為成熟的工藝配套技術(shù)。

（1）節(jié)能型抽油機(jī)。采用節(jié)能抽油機(jī)可以節(jié)電8%～10%，使整機(jī)系統(tǒng)效率提高2～3個(gè)百分點(diǎn)。

（2）聯(lián)組窄V帶。聯(lián)組窄V帶具有滑差率小、丟轉(zhuǎn)少、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，與普通皮帶相比平均節(jié)電2%左右，提高整機(jī)系統(tǒng)效率0.5個(gè)百分點(diǎn)。

（3）高轉(zhuǎn)差電動(dòng)機(jī)。高轉(zhuǎn)差電動(dòng)機(jī)具有轉(zhuǎn)差率高、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、起動(dòng)電流小、機(jī)械特性軟、能承受沖擊負(fù)載等特點(diǎn)，因此在負(fù)載輕的條件下，可使系統(tǒng)效率提高1～4個(gè)百分點(diǎn)。

（4）新型四功能節(jié)電箱。四功能節(jié)電箱其內(nèi)部具有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流等保護(hù)功能，可保障設(shè)備不受瞬變電壓電流的影響或破壞，提高用電效率，延緩用電設(shè)備老化，可最大限度地降低用電系統(tǒng)的電耗，不產(chǎn)生任何高次諧波。應(yīng)用后可使功率因數(shù)提高到0.85以上，同時(shí)降低了燒電動(dòng)機(jī)的概率。

（5）標(biāo)準(zhǔn)光桿配石墨調(diào)心防噴盒。防噴盒可減少摩擦損失，延長(zhǎng)盤根的使用壽命。

（6）磁防蠟器。應(yīng)用磁防蠟器后，可緩解結(jié)蠟狀況，提高井下效率，還可延長(zhǎng)熱洗周期，減少電能的消耗。

（7）合理組合采油管、桿。采用組合采油管、桿后，降低了油管、桿的彈性損失，降低了油管斷、脫的概率，節(jié)約了作業(yè)費(fèi)用。

（8）優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。在日常生產(chǎn)過(guò)程中，充分利用抽油機(jī)井動(dòng)態(tài)控制圖，對(duì)泵況不正常和供采關(guān)系不協(xié)調(diào)的井，及時(shí)采取措施，既能增加產(chǎn)量，又可大幅度提高系統(tǒng)效率。

3 電泵井系統(tǒng)形成的節(jié)能配套技術(shù)

（1）優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。通過(guò)科學(xué)計(jì)算、實(shí)地考察，優(yōu)選泵型、泵掛和泵的級(jí)數(shù)，潛油電泵能夠達(dá)到其最高效率。

（2）調(diào)節(jié)可調(diào)式低壓放氣油嘴。通過(guò)地面連續(xù)調(diào)節(jié)油嘴直徑，尋找供采協(xié)調(diào)的最佳點(diǎn)，增加了合理控制套管氣的范圍。

（3）高壓無(wú)功補(bǔ)償控制器。無(wú)功補(bǔ)償控制器采用32位ARM微處理器芯片、多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、通訊、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、故障報(bào)警、電網(wǎng)諧波分析、無(wú)功補(bǔ)償?shù)裙δ堋？梢钥刂贫噙_(dá)16路電容組、16路開(kāi)關(guān)量監(jiān)測(cè)，可以直接連接電腦進(jìn)行聯(lián)機(jī)操作，并根據(jù)無(wú)功功率大小、功率因數(shù)和電壓范圍，自動(dòng)控制電容器投切進(jìn)行補(bǔ)償，有效地提高供電電壓質(zhì)量、提高配電網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。無(wú)功補(bǔ)償控制器與電泵井系統(tǒng)的完美結(jié)合，有效地延長(zhǎng)了電泵井的使用壽命。

（4）電泵井降壓?jiǎn)?dòng)裝置。電泵井降壓?jiǎn)?dòng)裝置可降低電泵啟動(dòng)時(shí)的電壓和電流，減少燒泵的機(jī)會(huì)，延長(zhǎng)電泵機(jī)組的壽命。

通過(guò)以上技術(shù)，使電泵井的系統(tǒng)效率由1990年的29.30%上升到2010年的38.71%，提高了9.41個(gè)百分點(diǎn)。

4 提高集輸系統(tǒng)效率的工藝技術(shù)及配套裝備

隨著油田綜合含水不斷上升，產(chǎn)液量不斷加大，油氣集輸?shù)呢?fù)擔(dān)日益加重，目前采用的節(jié)能配套技術(shù)已初見(jiàn)成效[2]。

（1）油井不加熱集輸技術(shù)。油井不加熱集輸，即所謂的“冷輸”，就是在原油中加入冷輸劑，降低原油的凝固點(diǎn)，從而達(dá)到管道輸送的條件，與加熱集輸工藝相比，全年可節(jié)約天然氣2 412×104m3。

(2)變頻調(diào)速技術(shù)?？梢宰詣?dòng)及時(shí)地調(diào)節(jié)輸出電源的頻率，從而改變泵的轉(zhuǎn)速以達(dá)到節(jié)電的目的，平均節(jié)電率為33%～40%。

（3）油井降凝降黏技術(shù)。安裝磁降凝降黏裝置后，油井井口與計(jì)量間匯管壓力平均降低0.05 MPa。

（4）輸油系統(tǒng)效率控制。利用系統(tǒng)效率控制可以方便地找出輸油系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，從而加強(qiáng)管理，提高工作效率，見(jiàn)表2。

表2 輸油系統(tǒng)效率

在集輸系統(tǒng)開(kāi)展新技術(shù)推廣和改造以后，輸油系統(tǒng)效率提高7.16個(gè)百分點(diǎn)，輸油泵泵效提高3.18個(gè)百分點(diǎn)，集輸油自耗氣下降1.88 m3/t。

[1]黃伏生.喇嘛甸油田特高含水期水驅(qū)綜合調(diào)整技術(shù)研究[M].北京：石油工業(yè)出版社，2003:21-23.

[2]趙偉.喇嘛甸油田儲(chǔ)層動(dòng)用狀況及綜合調(diào)整方向[J].大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2002:32-33.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.02.011

2010-12-07)

張輝，2006年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，助理工程師，從事采油技術(shù)研究，E-mail：Liumj@cnpc.com.cn，地址：大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠第三油礦地質(zhì)隊(duì)，163000。