大港小集“雙高”油田節(jié)能技術(shù)的集成應(yīng)用

項(xiàng)勇姬瑞梁曉亮許明飛蔣華

（1.大港油田采油工藝研究院；2.大港油田企管法規(guī)處；3.大港油田灘海開(kāi)發(fā)公司）

大港小集“雙高”油田節(jié)能技術(shù)的集成應(yīng)用

項(xiàng)勇1姬瑞2梁曉亮1許明飛1蔣華3

（1.大港油田采油工藝研究院；2.大港油田企管法規(guī)處；3.大港油田灘海開(kāi)發(fā)公司）

針對(duì)大港小集油田的開(kāi)發(fā)能耗現(xiàn)狀及現(xiàn)存工藝的不足、設(shè)施老化腐蝕嚴(yán)重、運(yùn)行能耗高、系統(tǒng)維護(hù)成本高等問(wèn)題，根據(jù)采油、集輸、摻水、注水、供配電等系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的不同情況，通過(guò)小功率電泵電機(jī)技術(shù)、復(fù)式永磁電機(jī)節(jié)能型抽油機(jī)、注水井智能調(diào)控、泵到泵輸送、管道射流除垢、油井軟件計(jì)量技術(shù)、單管常溫輸送、節(jié)能變壓器、節(jié)能控制柜一系列新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料的集成應(yīng)用，有效降低了“雙高”油田的系統(tǒng)能耗。通過(guò)以上節(jié)能技術(shù)的集成應(yīng)用，小集油田的綜合能耗大幅降低，項(xiàng)目實(shí)施后預(yù)計(jì)年節(jié)電4 1 3.8×1 04k W h，降低原油損失1 0 4.3 t。節(jié)能改造后單位綜合能耗比改造前減少了1 5 3 0.0 t標(biāo)準(zhǔn)煤，降低了8.5%。

機(jī)采 集輸 注水 供配電 節(jié)能降耗

引言

小集油田是典型的斷塊油田，油田區(qū)塊零散，各區(qū)塊、各油層原油物性差異較大。目前，小集油田經(jīng)過(guò)40多年的開(kāi)發(fā)，綜合含水高達(dá)8 8.2%，已經(jīng)進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)后期，地面工藝適應(yīng)性差，生產(chǎn)設(shè)施腐蝕老化嚴(yán)重，系統(tǒng)能耗和生產(chǎn)成本逐年攀升，油田開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)受到了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

小集油田注水、集輸、機(jī)采等主要生產(chǎn)設(shè)備141臺(tái)，裝機(jī)總功率17176k W，其中：注水泵34臺(tái)，總裝機(jī)功率5 58 0k W，2009年注水耗電2331.8×104k W h，注水單耗平均為9.18k W h/m3，系統(tǒng)效率為52.1%；輸油、摻水泵10臺(tái)，總裝機(jī)功率579 k W，其中，摻水系統(tǒng)2009年生產(chǎn)累計(jì)耗電量75.3×104k W h；各種加熱爐5臺(tái)，總裝機(jī)功率6 060 k W，集輸系統(tǒng)2009年生產(chǎn)累計(jì)耗氣量約3.8 4×104m3（標(biāo)況），摻水單耗平均為2.33k W h/m3；抽油機(jī)48臺(tái)，總裝機(jī)功率2115 k W，電泵44臺(tái)，總裝機(jī)功率2 8 42 k W，2009年機(jī)采耗電2 796.3×104k W h，機(jī)采產(chǎn)液?jiǎn)魏臑?4.9k W h/m3，系統(tǒng)平均效率為29%。2009年小集油田共消耗各種能源18000t標(biāo)準(zhǔn)煤，能源消耗以電力、天然氣為主。

1 小集油田存在的主要問(wèn)題

隨著油田進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)期，油井的產(chǎn)液性質(zhì)發(fā)生了較大改變，而油田依然沿用開(kāi)發(fā)初期（低含水期）的雙管摻水、單管加熱集油工藝和生產(chǎn)方式，不能適應(yīng)油田高含水開(kāi)發(fā)期生產(chǎn)需要，地面系統(tǒng)存在著高成本、高能耗、腐蝕老化嚴(yán)重、安全環(huán)保隱患大等問(wèn)題，給油田生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、安全環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)重挑戰(zhàn)。地面系統(tǒng)存在的問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下幾方面：

1）機(jī)采系統(tǒng)配套不合理，生產(chǎn)載荷大、周期短、能耗高。小集油田屬于稠油油田，油井具有原油物性差、液面深等特點(diǎn)，地層日產(chǎn)液量低于10m3的抽油機(jī)井23口，平均單井日產(chǎn)液5.44 m3，平均日產(chǎn)油2.7t，平均泵效27.5%。泵掛深（2140.3m）造成生產(chǎn)載荷大，平均能耗高達(dá)311 k W h/d。同時(shí)，電泵井電機(jī)功率偏高，能耗相對(duì)較高。

2）地面系統(tǒng)復(fù)雜龐大，能耗高。地面布局采用三級(jí)布站方式，布站級(jí)數(shù)多，單井工藝流程長(zhǎng)，并且油井采用雙管摻水集輸流程，地面系統(tǒng)復(fù)雜龐大，造成了系統(tǒng)效率低、能耗高、運(yùn)行成本高。特別是采用雙管摻熱水集油工藝，摻水系統(tǒng)年摻水量36.5×104m3，年耗電75.3×104k W h。

3）集輸系統(tǒng)設(shè)施腐蝕老化嚴(yán)重，系統(tǒng)安全、環(huán)保隱患大。小集油田經(jīng)過(guò)40多年的開(kāi)發(fā)，地處農(nóng)田、村莊，地面系統(tǒng)主要設(shè)備及管網(wǎng)經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行已進(jìn)入更新維護(hù)高峰期，同時(shí)，由于地面系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，油井產(chǎn)出液中污水礦化度高，且含有H2S等，已建地面系統(tǒng)腐蝕老化、結(jié)垢嚴(yán)重，管道每月平均漏失率高達(dá)0.3次/k m，嚴(yán)重影響油井的正常生產(chǎn)。

4）注水系統(tǒng)龐大、輸送環(huán)節(jié)多，能耗損失嚴(yán)重。小集油田注水系統(tǒng)采用注水泵站—配水間—注水單井的布站模式，由于輸送過(guò)程中流程長(zhǎng)、環(huán)節(jié)多，存在配水間節(jié)流、長(zhǎng)距離管道摩阻較大等問(wèn)題。同時(shí)，由于該油田污水礦化度較高，管網(wǎng)普遍存在結(jié)垢現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該油田結(jié)垢比較嚴(yán)重的注水管道有17條14.7k m，這些結(jié)垢的注水管道實(shí)際管損達(dá)到了2.2M Pa，是正常管損的11倍，使注水站泵壓平均上升了2.0M Pa，每年多耗電量92.0×104k W h。

5）電力系統(tǒng)設(shè)備老化，線(xiàn)徑不合理，導(dǎo)致?lián)p耗大，不利于安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。小集油田電力線(xiàn)路目前有9個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)路分支運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，線(xiàn)路上的導(dǎo)線(xiàn)、絕緣子、跌落熔斷器、避雷器、開(kāi)關(guān)等老化嚴(yán)重，故障停電次數(shù)每年持續(xù)增長(zhǎng)，多次發(fā)生停電故障，嚴(yán)重影響了該地區(qū)的油井生產(chǎn)；且因?qū)Ь€(xiàn)線(xiàn)徑細(xì)，線(xiàn)路接點(diǎn)處虛接氧化嚴(yán)重，導(dǎo)致?lián)p耗大，不利于安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。共有S7及以下非節(jié)能型變壓器44臺(tái)，其中抽油機(jī)用非節(jié)能型14臺(tái)，電泵井用非節(jié)能型30臺(tái)。

2 節(jié)能技術(shù)在小集油田中的應(yīng)用

技術(shù)方案：規(guī)模推廣成熟的節(jié)能新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料，降低小集油田的系統(tǒng)能耗，節(jié)約成本，提高油田的整體開(kāi)發(fā)效益。

1）機(jī)采系統(tǒng)：應(yīng)用小功率電泵電動(dòng)機(jī)技術(shù)、復(fù)式永磁電動(dòng)機(jī)節(jié)能型抽油機(jī)，降低機(jī)采系統(tǒng)的能耗。

2）供注水系統(tǒng)：應(yīng)用注水井智能調(diào)控、泵到泵輸送、管道射流除垢等技術(shù)，優(yōu)化簡(jiǎn)化供注水工藝。

3）集輸系統(tǒng)：應(yīng)用軟件計(jì)量技術(shù)、單管常溫輸送、一體化就地切水回?fù)降燃夹g(shù)，優(yōu)化簡(jiǎn)化集油工藝。

4）電力系統(tǒng)：應(yīng)用ETA P軟件的潮流計(jì)算實(shí)施供配電線(xiàn)路改造、配套節(jié)能變壓器、節(jié)能控制柜，改善供配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，降低系統(tǒng)能耗。

2.1 降低機(jī)采系統(tǒng)能耗

2.1.1 小功率電泵電動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)

針對(duì)電泵機(jī)組能耗高的問(wèn)題，為了充分利用電動(dòng)機(jī)的額定負(fù)載能力，減少功率損耗，研發(fā)了37.5 k W h低功率節(jié)能電泵，主要是對(duì)電泵葉輪加工技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)：

1）葉導(dǎo)輪寬流道設(shè)計(jì)及優(yōu)化泵型：由于黏度的影響會(huì)使泵的效率降低是離心泵的固有特性，作為彌補(bǔ)，寬流道設(shè)計(jì)是較好的選擇。

2）葉導(dǎo)輪水利角度的優(yōu)化改進(jìn)：可在相同排量的條件下，提高揚(yáng)程，降低單級(jí)葉輪功率消耗，客觀(guān)上表現(xiàn)為摩擦阻力的減小。

技術(shù)改進(jìn)使單片葉輪的揚(yáng)程由5 m提高到6.3 m，在滿(mǎn)足揚(yáng)程要求的前提下，具有單節(jié)潛油電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度縮短（2～5 m）、配套電動(dòng)機(jī)功率減?。?7.5 k W）、電動(dòng)機(jī)外徑縮小（116mm、118mm降至107mm、114 mm）等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)小功率電動(dòng)機(jī)的額定電流較低，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流低，電纜電流也隨之下降，可適當(dāng)減小電纜截面積，既能保證機(jī)組的長(zhǎng)期安全運(yùn)行，又可以降低電纜采購(gòu)成本。

2.1.2 復(fù)式永磁電動(dòng)機(jī)抽油機(jī)

該抽油機(jī)應(yīng)用了稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)的尖端技術(shù)，及永磁同步電動(dòng)機(jī)專(zhuān)用變頻控制裝置,甩掉了傳統(tǒng)游梁式抽油機(jī)的減速、換向等復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，沖速降低為1~3min-1，沖程可達(dá)到7m以上（在規(guī)定范圍內(nèi)沖程、沖速無(wú)級(jí)可調(diào)），具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、提效增液、易操作、免維護(hù)、高效節(jié)能等良好性能。

2.2 降低供注水系統(tǒng)的能耗

2.2.1 注水井智能控制技術(shù)

注水井智能控制技術(shù)是在注水井井口進(jìn)行信息采集、數(shù)據(jù)計(jì)算、自動(dòng)控制一體化的技術(shù)研究，注水井上的工作參數(shù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)G PRS通信方式將其傳送到數(shù)據(jù)處理點(diǎn)（中心監(jiān)控室）。數(shù)據(jù)處理點(diǎn)對(duì)采集點(diǎn)傳送的數(shù)據(jù)，通過(guò)單井工況監(jiān)測(cè)、液量自動(dòng)計(jì)量及分析優(yōu)化軟件，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)生產(chǎn)井?dāng)?shù)據(jù)管理、注水井工況診斷、注水井工況宏觀(guān)管理與評(píng)價(jià)決策。實(shí)現(xiàn)了注水井就地自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程調(diào)控，日注水流量控制在日配注量±3%以?xún)?nèi)。通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)現(xiàn)有的注水工藝進(jìn)行優(yōu)化簡(jiǎn)化，注水系統(tǒng)采用了注水站→配水間→水井的二級(jí)布站工藝，簡(jiǎn)化優(yōu)化后，采用了注水泵站→注水井的工藝模式，取消了配水間，注水系統(tǒng)管網(wǎng)大幅縮減，平均減少了41%。

2.2.2 管道射流除垢技術(shù)

管道射流除垢技術(shù)是以水為介質(zhì)，通過(guò)專(zhuān)用設(shè)備系統(tǒng)使水生產(chǎn)多束、多角度、強(qiáng)度各異的高壓水射流，對(duì)被清洗設(shè)備內(nèi)結(jié)垢和附著物以及堵塞物進(jìn)行徹底的切削、破碎、擠壓、沖刷，達(dá)到完全清洗的目的。油田注水系統(tǒng)輸送的介質(zhì)為地層采出的污水，礦化度較高，造成注水管道結(jié)垢嚴(yán)重，管道內(nèi)徑縮小、輸送摩阻增大、輸送能力下降，從而增加了注水泵站的外輸壓力，造成電能的浪費(fèi)。

針對(duì)小集油田注水管道垢質(zhì)堅(jiān)硬、通徑狹小的困難，試驗(yàn)推廣“射流除垢”工藝，有效地解決了水質(zhì)的二次污染問(wèn)題，除垢管道平均壓損由除垢前的1.9M Pa降至0.5 M Pa，消除了污水在輸送過(guò)程中的二次污染。

2.2.3 泵到泵輸送工藝

針對(duì)供水工藝流程環(huán)節(jié)較多、流程長(zhǎng)、能耗高，存在二次污染等問(wèn)題，大港油田優(yōu)化形成了泵到泵供水工藝技術(shù)，取消了接收水罐、喂水泵工藝，縮短了供水工藝流程。

2.3 集成應(yīng)用集輸系統(tǒng)優(yōu)化簡(jiǎn)化配套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗

2.3.1 油井生產(chǎn)信息采集與處理技術(shù)

長(zhǎng)期以來(lái)，油井計(jì)量方式?jīng)Q定了地面集油系統(tǒng)的工藝流程和井站布局形式，大港油田一直沿用傳統(tǒng)的分離器量油技術(shù)，這就決定了地面集輸系統(tǒng)的三級(jí)布站模式，要實(shí)現(xiàn)地面工藝的優(yōu)化簡(jiǎn)化，撤消計(jì)量站、配水站，解決油水井的計(jì)量是關(guān)鍵。為此，大港油田通過(guò)多年的技術(shù)攻關(guān)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，在抽油機(jī)井、螺桿泵井、電泵井和自噴井的在線(xiàn)遠(yuǎn)傳計(jì)量方面獲得了突破。同時(shí)，在解決注水井的井口計(jì)量問(wèn)題上也獲得了成功，解決了系統(tǒng)優(yōu)化簡(jiǎn)化的瓶頸技術(shù)，為撤消計(jì)量站奠定了基礎(chǔ)。

1）抽油機(jī)井生產(chǎn)信息采集與處理技術(shù)

抽油機(jī)井生產(chǎn)信息采集與處理技術(shù)主要是依據(jù)抽油機(jī)深井泵工作狀態(tài)與油井產(chǎn)液量變化關(guān)系，即把有桿泵抽油系統(tǒng)視為一個(gè)復(fù)雜的振動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在一定的邊界條件和一定的初始條件（如周期條件）下，對(duì)外部激勵(lì)（地面功圖）產(chǎn)生影響（泵功圖）。然后對(duì)此泵功圖進(jìn)行分析，確定泵的有效沖程、泵漏失、充滿(mǎn)程度、氣影響等，計(jì)算泵排量，進(jìn)而求出地面折算有效排量[1]。

通過(guò)對(duì)功圖法量油技術(shù)的計(jì)算模型和現(xiàn)場(chǎng)56口試驗(yàn)井進(jìn)行對(duì)照分析，發(fā)現(xiàn)功圖計(jì)算公式中的邊界條件將直接影響軟件計(jì)量誤差，對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)和完善，充分考慮有效沖程、泵漏失、沖滿(mǎn)程度、氣體影響、原油物性、井身結(jié)構(gòu)、泵掛深度等因素，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的計(jì)量相對(duì)誤差達(dá)到了10%以?xún)?nèi)。

2）電泵井生產(chǎn)信息采集與處理技術(shù)

在利用功圖法計(jì)量的平臺(tái)上，采用壓差法進(jìn)行液量計(jì)算，解決了電泵井在線(xiàn)計(jì)量的瓶頸問(wèn)題。主要是根據(jù)動(dòng)態(tài)參數(shù)：嘴前壓力P1（油壓）、嘴后壓力P2（回壓），三相電流I1、I2、I3，電壓U和功率因數(shù)cosφ；靜態(tài)參數(shù)：油嘴直徑d、生產(chǎn)氣液比Rs；利用多相流油嘴節(jié)流模型，電泵、電纜能耗模型，配合舉升數(shù)學(xué)模型加以修正和擬合，計(jì)算出電泵井的混合流體流量，再用流量標(biāo)定系數(shù)k計(jì)算得到電泵井井口折算體積流量。在10口電泵井上進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取得了成功，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，其誤差在5%以?xún)?nèi)，達(dá)到了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的計(jì)量精度要求。

3）螺桿泵井生產(chǎn)信息采集與處理技術(shù)

在開(kāi)展螺桿泵井的遠(yuǎn)傳在線(xiàn)計(jì)量技術(shù)研究時(shí)，國(guó)內(nèi)外也沒(méi)有可借鑒的成熟技術(shù)，通過(guò)采用容積法計(jì)量技術(shù)成功解決了這一技術(shù)瓶頸，從而掃清了油井計(jì)量問(wèn)題的最后一個(gè)障礙。主要是根據(jù)動(dòng)態(tài)參數(shù)：轉(zhuǎn)速S，三相電流I1、I2、I3，電壓U，功率因素cosφ，扭矩M，載荷P；靜態(tài)參數(shù)：生產(chǎn)氣液比Rs；利用力學(xué)計(jì)算數(shù)學(xué)模型和功耗計(jì)算數(shù)學(xué)模型擬合，計(jì)算出螺桿泵井的地面標(biāo)準(zhǔn)狀況下的產(chǎn)液量。在西一轉(zhuǎn)的2口螺桿泵井上進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)表明其計(jì)量誤差在5%以?xún)?nèi)，達(dá)到了現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量的技術(shù)指標(biāo)要求。

4）油井生產(chǎn)信息采集與處理系統(tǒng)的功能拓展

針對(duì)油井生產(chǎn)信息采集與處理系統(tǒng)功能的單一性，為了方便油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析和油井的實(shí)時(shí)監(jiān)控，在該系統(tǒng)平臺(tái)上又拓展了新型單井遠(yuǎn)程在線(xiàn)計(jì)量系統(tǒng)的功能，并與油田現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享。遠(yuǎn)程計(jì)量軟件功能拓展后，通過(guò)客戶(hù)端平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了油井的遠(yuǎn)程生產(chǎn)參數(shù)（電壓、電流、功率、電量、載荷、沖速、沖程、井口壓力、開(kāi)停井時(shí)間）的監(jiān)控、查詢(xún)、檢索、統(tǒng)計(jì)、分析以及故障報(bào)警等，形成了較為完整的在線(xiàn)遠(yuǎn)程計(jì)量信息系統(tǒng)管理平臺(tái)。

通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用，集油系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)的布站模式，取消了計(jì)量站，減少了一級(jí)布站，優(yōu)化了地面布局，采用一級(jí)、一級(jí)半或二級(jí)布站，達(dá)到了簡(jiǎn)化集輸工藝流程、降低工程改造投資以及減少土地占用量的目的。

2.3.2 油井單管常溫輸送技術(shù)

單管常溫集輸技術(shù)就是利用油井自身的能量和溫度，通過(guò)應(yīng)用特殊管材、加藥降黏，采用串接、T接、樹(shù)狀、環(huán)狀工藝流程，以及通過(guò)延伸集輸干線(xiàn)縮短單井管道長(zhǎng)度，來(lái)實(shí)現(xiàn)油井在常溫[2]不加熱的情況下保證油井正常集輸?shù)囊豁?xiàng)工藝技術(shù)。結(jié)合流變性研究，通過(guò)對(duì)單井含水油流變性分析及單井集輸界限的優(yōu)化研究，掌握了高凝中低黏、高凝高黏、高凝稠油、低凝稠油以及低凝高黏、低凝中低黏原油的流動(dòng)特性，確定了油田各類(lèi)典型井實(shí)施停摻不加熱集輸技術(shù)界限，為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施集輸系統(tǒng)工藝優(yōu)化簡(jiǎn)化提供了科學(xué)依據(jù)。

2.4 配套節(jié)能變壓器、節(jié)能控制柜降低電力系統(tǒng)損耗

2.4.1 電力線(xiàn)路經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及基于E T A P軟件的潮流計(jì)算

電力線(xiàn)路上的電阻要消耗電能，線(xiàn)路截面越大，線(xiàn)路電阻越小，消耗的電能也就越小，但線(xiàn)路的投資會(huì)增加，因此要綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益，確定合理的經(jīng)濟(jì)電流密度。通過(guò)潮流計(jì)算，找出所有線(xiàn)路的電流密度，對(duì)達(dá)不到經(jīng)濟(jì)電流密度的線(xiàn)路通過(guò)增大截面積、調(diào)整負(fù)荷、無(wú)功補(bǔ)償?shù)却胧咕€(xiàn)路達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。通過(guò)ETA P電力分析軟件可以為判斷、分析變壓器、電力線(xiàn)路的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、無(wú)功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化配置提供依據(jù)，在目前線(xiàn)路投資和電價(jià)水平下，經(jīng)濟(jì)電流密度范圍確定為（0.3~0.6）A/mm2。

2.4.2 電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

S11型變壓器是新型的節(jié)能變壓器，是目前國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)的油浸式變壓囂。它與同容量的S7型變壓器相比，具有空載損耗少、負(fù)載損耗小和空載電流百分比小等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用較為廣泛、技術(shù)成熟的節(jié)能變壓器，主要表現(xiàn)在：其空載損耗和負(fù)載損耗相比SJ、SL型變壓器大大降低，經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)也有所下降，S11系列變壓器是目前油田在用變壓器中最節(jié)能的變壓器，其空載損耗比SJ下降60%以上，負(fù)載損耗比SJ下降30%左右；S11系列變壓器為免維護(hù)產(chǎn)品，日常維護(hù)費(fèi)用大大降低。

2.4.3 節(jié)能型標(biāo)準(zhǔn)化控制柜

地面系統(tǒng)優(yōu)化簡(jiǎn)化實(shí)施后，每口油井需要增加1臺(tái)計(jì)量遠(yuǎn)傳柜，而小集油田原有的油井統(tǒng)一安裝了1臺(tái)專(zhuān)用電力計(jì)量柜，加上原來(lái)的抽油機(jī)啟動(dòng)柜，每口油井需配備3臺(tái)柜子。出于防盜的需要，這3臺(tái)柜子都需要裝到固定的石板房中，為此不僅造成石板房中空間狹小、擁擠，無(wú)法正常檢查和維修，而且計(jì)量、保護(hù)用元器件重復(fù)，電纜加長(zhǎng)，自身?yè)p耗也非常大。鑒于這種情況，大港油田開(kāi)發(fā)研制了集以上3種柜子功能為一體的多功能標(biāo)準(zhǔn)化控制柜，不僅解決了石板房?jī)?nèi)空間狹小問(wèn)題，而且由于元器件經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化和優(yōu)化，自身?yè)p耗也減少。同時(shí)該多功能啟動(dòng)柜根據(jù)電力計(jì)量結(jié)果內(nèi)置了低壓補(bǔ)償電容，達(dá)到了節(jié)能的目的。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，每臺(tái)控制柜可節(jié)電12k W h/d。

3 實(shí)施效果

3.1 機(jī)采系統(tǒng)

1）通過(guò)5口井應(yīng)用小功率電泵電動(dòng)機(jī)技術(shù)，電動(dòng)機(jī)功率從53.8k W下降到37.5 k W，日耗電從5 8 07k W h下降到5 035 k W h，日節(jié)電772k W h。年累計(jì)節(jié)電33.3×104k W h，節(jié)約電費(fèi)24萬(wàn)元（電費(fèi)按0.72元/k W h計(jì)算）。

2）將10臺(tái)游梁抽油機(jī)更換為復(fù)式永磁電動(dòng)機(jī)抽油機(jī)。日節(jié)電479k W h，綜合節(jié)電率達(dá)18.8%，年節(jié)電16.8×104k W h，節(jié)約電費(fèi)12.07萬(wàn)元。

3.2 供注水系統(tǒng)

1）應(yīng)用注水井智能調(diào)控技術(shù)，對(duì)小集油田注水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化簡(jiǎn)化，撤銷(xiāo)配水間，縮短注水管道，降低管損。項(xiàng)目實(shí)施后，各類(lèi)注水管道總長(zhǎng)度減少11.1 k m，總長(zhǎng)度減少40%，減少配水間8座，注水管網(wǎng)減小沿程壓力損失1.05 M Pa，年減少耗電量8 2.4×104k W h，注水單耗降低0.23k W h/m3，管網(wǎng)效率提高3%，系統(tǒng)效率提高2%，減少工程維護(hù)、改造投資48 8.2萬(wàn)元。

2）實(shí)施小一污泵到泵改造，將小一污供水泵→小一注1 000m3儲(chǔ)水罐→各泵房的工藝簡(jiǎn)化為喂水泵→注水泵直接供水，年節(jié)電37.5×104k W h，節(jié)約費(fèi)用27萬(wàn)元。同時(shí)，改造后消除了注水儲(chǔ)罐對(duì)水質(zhì)的二次污染，污水的含油與懸浮物指標(biāo)明顯降低。

3）應(yīng)用管道射流除垢技術(shù)，對(duì)小集油田30條注水管道（25.3k m）進(jìn)行除垢，除垢管道平均壓損由除垢前的1.9M Pa降至0.5 M Pa，年減少耗電量92×104k W h，同時(shí)，降低了污水在輸送過(guò)程中的二次污染。

3.3 集輸系統(tǒng)

1）通過(guò)應(yīng)用油井軟件計(jì)量技術(shù)，對(duì)小集油田集輸系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整，撤銷(xiāo)計(jì)量站，縮短集輸流程。實(shí)施后，單井集油管道縮短11 160m，油井回壓平均降低0.05 M Pa；年減少耗電量5.5×104 k W h，節(jié)約電費(fèi)4.0萬(wàn)元，減少工程維護(hù)及改造投資549.6萬(wàn)元。

2）通過(guò)采用就地切水、就地回?fù)郊坝途印接技術(shù)后，降低油井井口回壓，摻水管道縮短15340m，停運(yùn)摻水系統(tǒng)管道1 900m，油井摻水量由原8 8 0m3/d降至520m3/d，減少了360m3/d，年節(jié)約摻水運(yùn)行費(fèi)用8.9萬(wàn)元。關(guān)停20k W電加熱裝置3臺(tái)，年節(jié)約電費(fèi)43.2×104k W h，節(jié)約資金31.1萬(wàn)元。同時(shí)，降低了小一聯(lián)三相分離器處理量，避免小一聯(lián)摻水系統(tǒng)的循環(huán)往復(fù)輸送，小一聯(lián)合站年減少加藥量3.2t，年節(jié)約藥劑費(fèi)3.2萬(wàn)元。

3）采用單管常溫輸送技術(shù)，配套油井串、T接技術(shù)，年減少耗電量2.9×104k W h，節(jié)約電費(fèi)2.1萬(wàn)元。

4）管網(wǎng)漏失次數(shù)明顯降低，減少管網(wǎng)維護(hù)及污染賠償費(fèi)用12萬(wàn)元。

3.4 電力系統(tǒng)

1）供配電線(xiàn)路改造：對(duì)小集油田9條生產(chǎn)分支進(jìn)行改造，新建6k V分支線(xiàn)路6k m，新建200 k VA箱式變21座，電容臺(tái)3座。完善5組高壓電容器1 500k v a r，18 13線(xiàn)路功率因數(shù)由0.8 5提高到0.93，18 17線(xiàn)路功率因數(shù)由0.8 7提高到0.92，18 12線(xiàn)路功率因數(shù)由0.9提高到0.93，日節(jié)電1 000 k W h，年節(jié)電36×104k W h。同時(shí)解決了分支老化等運(yùn)行隱患，提高了整體運(yùn)行安全性和可靠性。

2）配電變壓器改造：共計(jì)改造變壓器44臺(tái)。日降低空載損耗958 0k W h，年可節(jié)電42.2×104k W h，折合電費(fèi)30.4萬(wàn)元。小集油田所有電力變壓器全部更新為節(jié)能型變壓器，有效地保證了油井的節(jié)能與安全運(yùn)行，減少了變壓器損耗與線(xiàn)路損耗。

3）配套節(jié)能控制柜：共計(jì)安裝節(jié)能控制柜13臺(tái)。日節(jié)電611 k W h，年節(jié)電22×104k W h，折合電費(fèi)15.9萬(wàn)元；同時(shí)，低沖速稠油井在調(diào)參、降電量、延周期上取得了較好的效果。

通過(guò)以上節(jié)能技術(shù)的集成應(yīng)用，小集油田的綜合能耗大幅降低。項(xiàng)目實(shí)施后預(yù)計(jì)年節(jié)電413.8×104k W h，節(jié)約原油損耗104.3t。節(jié)能改造后單位綜合能耗比改造前減少了1 530.0t標(biāo)準(zhǔn)煤，降低了8.5%。

4 取得的經(jīng)驗(yàn)與認(rèn)識(shí)

4.1 工藝的優(yōu)化簡(jiǎn)化是實(shí)現(xiàn)“雙高”油田節(jié)能降耗的基礎(chǔ)

小集油田是典型的“雙高”油田，通過(guò)小集油田的地面優(yōu)化簡(jiǎn)化，地面建設(shè)規(guī)模大幅度降低，地面管網(wǎng)減少50%以上，撤銷(xiāo)了計(jì)量站，減停部分摻水，縮短油水管網(wǎng)和工藝流程，這不僅降低了生產(chǎn)運(yùn)行成本和系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，而且節(jié)約了工程建設(shè)投資，節(jié)能降耗效果顯著。

4.2 集成應(yīng)用新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料是節(jié)能降耗的關(guān)鍵

工藝的不適應(yīng)、設(shè)備的老化是造成小集油田運(yùn)行能耗高的主要因素，解決問(wèn)題的關(guān)鍵是要充分依靠技術(shù)的進(jìn)步，集成應(yīng)用發(fā)揮新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料的節(jié)能降耗作用，從而大幅度降低油田的能耗。

4.3 整體規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧是提高節(jié)能降耗效果的有效舉措

節(jié)能降耗是涉及多系統(tǒng)、多環(huán)節(jié)的龐大工程，要從油田“高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)”向“清潔、節(jié)能、可持續(xù)”轉(zhuǎn)變，做到油田生產(chǎn)當(dāng)前與長(zhǎng)遠(yuǎn)相結(jié)合，地上與地下相結(jié)合，技術(shù)與管理相結(jié)合。油氣生產(chǎn)過(guò)程包括采油、供注水、集輸、處理、供配電等，涵蓋油藏工程、采油工程、地面工程，要實(shí)現(xiàn)油田的高效低耗生產(chǎn)，重點(diǎn)是要優(yōu)化生產(chǎn)工藝，加強(qiáng)過(guò)程控制，實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化。油藏工程系統(tǒng)在控制無(wú)效低效注采循環(huán)的同時(shí)，要兼顧地面系統(tǒng)的優(yōu)化簡(jiǎn)化和機(jī)采系統(tǒng)提高舉升效率的需要；采油工程系統(tǒng)在提高機(jī)采效率過(guò)程中，要服從油藏系統(tǒng)控液挖潛的需要；地面工程系統(tǒng)在控制設(shè)施規(guī)模、提高運(yùn)行效率的過(guò)程中，要充分考慮其他兩個(gè)系統(tǒng)的承受能力，統(tǒng)籌兼顧，實(shí)現(xiàn)整個(gè)油田的高效低耗生產(chǎn)。

[1]史明義,項(xiàng)勇,鄒曉燕,等.功圖法量油技術(shù)在大港油田的研究與應(yīng)用[J],石油規(guī)劃設(shè)計(jì),2 0 0 6(3):9-1 2.

[2]項(xiàng)勇.大港油田地面工藝優(yōu)化簡(jiǎn)化技術(shù)研究與應(yīng)用[C]//鉆采工程技術(shù)論文集,北京:中國(guó)石油大學(xué)出版社:2 0 0 9:5 6 3-5 7 1.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.06.006

2012-04-12）

項(xiàng)勇，1990年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)，高級(jí)工程師，現(xiàn)任大港油田公司采油工藝研究院副總工程師，主要從事地面工程方案及地面工藝技術(shù)配套研究工作，E-mail：x i a n g y o n g@p e t r o c h i n a.com.c n，地址：天津大港油田采油工藝研究院，30028 0。