采油廠的節(jié)能采油方式

張子玉 王海霞 馮鼎 馮耀忠

（1.勝利油田分公司臨盤采油廠；2.勝利油田分公司純梁采油廠）

采油廠的主要任務(wù)是生產(chǎn)油氣。但同時又是電能、熱能和燃料等的消耗大戶。在采油廠的原油生產(chǎn)中采用節(jié)能采油方式，對于提高采油廠采油經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能減排，具有重要意義。為此，我們對采油廠的原油生產(chǎn)的投入和產(chǎn)出進(jìn)行了綜合分析，給出了采油廠節(jié)能采油方式的確定和計算，提出了采油廠實施節(jié)能采油方式的措施。

1 原油生產(chǎn)的投入產(chǎn)出分析

采油廠的主要產(chǎn)品是油氣。地層中的可采原油儲量，通過自噴井或機(jī)采井被舉升到地面后，首先進(jìn)入礦場集輸系統(tǒng)。在此通過油氣分離和計量后，再沿礦場集輸管線，混輸?shù)铰?lián)合處理站，進(jìn)行油氣分離和脫水等處理后，再將最終產(chǎn)品——合格的商品原油外輸，天然氣供給用戶。同時將脫出的污水經(jīng)凈化處理后，進(jìn)行綜合利用或回注入地層，保持地層壓力。

采油廠的原油生產(chǎn)成本，除用于維持礦場集輸系統(tǒng)和聯(lián)合處理站和注水站的正常生產(chǎn)和正常注水外，還需用于對油水井采取各種地質(zhì)工藝措施，以提高油井的原油產(chǎn)量和原油采收率。

通常，采油廠的礦場油氣集輸系統(tǒng)、聯(lián)合處理站和注水站等的生產(chǎn)投入基本上是固定的，只有油水井的投入和產(chǎn)出是變化的。因此，為提高采油廠采油的經(jīng)濟(jì)效益和實現(xiàn)節(jié)能減排，就必須在原油生產(chǎn)中采用節(jié)能采油方式，降低生產(chǎn)投入，增加原油產(chǎn)量。

2 節(jié)能采油方式的確定和計算[1]

所謂采油廠的節(jié)能采油方式，就是逐步實施有效的綜合措施，發(fā)現(xiàn)、確定、并不斷保持完成原油生產(chǎn)計劃的采液、注水和礦場集輸條件，使抽油泵合理充滿，提高油井產(chǎn)量，同時使電能、熱能和燃料的消耗最少。為此，對油井采用節(jié)能采油方式，對注水井采用節(jié)能注水方式。

2.1 油井的節(jié)能采油方式

油井的節(jié)能采油方式的實質(zhì)，就是優(yōu)化油井的工作制度。在地層壓力未下降時，就開始注水。在保持地層壓力下開發(fā)油田時，通常利用兩種能量由每口油井中采油：注入水可有效地將井液由射孔段舉升至動液面，而機(jī)械采油則可將其舉升到井口，并將其沿集油系統(tǒng)送至聯(lián)合處理站。通常機(jī)械采油的效率要比注水采油高得多。同時采用兩種能量采油的總效率，取決于用注水和機(jī)械方法采出的液量。為了達(dá)到最高的采油效率就必須使高效的機(jī)械采油的產(chǎn)液量最高，低效注水的采液量最少，使油井在接近最佳狀態(tài)下生產(chǎn)。這時的節(jié)能效果，可由式（1）確定：

式中：

Ey.e.s——年節(jié)能效果，kW h；

350——油井的年生產(chǎn)天數(shù)；

Fp.f.c——油井的采油比能耗，kW h/t;

fo1，fo2——分別為采用節(jié)能采油方式前后的采出液含油；

η1，η2——分別為采用節(jié)能采油方式前后的采油效率；

fs.o——生產(chǎn)穩(wěn)定時的產(chǎn)液含油。

通常，采用節(jié)能采油方式可提高油層的采收率和產(chǎn)液含油。俄羅斯在節(jié)能采油方式下，采1 t原油的費用，已下降了1~3盧布。在開發(fā)晚期的高含水油田上，采用節(jié)能采油方式，已使開采1 t原油的費用降低了15~20盧布。

2.2 節(jié)能注水方式

在油田的注水開發(fā)過程中，特別是在油田開發(fā)末期，采出大量的水。這不僅會增大水的開采費用，而且還會因污水造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。采用節(jié)能注水方式不僅可大幅度減少采油廠的采油費用，還可在提高采收率的同時，極大地減少采出水量。節(jié)能注水方式的實質(zhì)，就是在最佳注水壓力下注入必須體積的水。為此，必須確定補充由采出液體積造成的壓力虧空和要求的注入水體積。而采出液體積是由上級下達(dá)的采油計劃確定。之后就可計算平均實際、最大可能和最佳注水壓力。

第（i+1）年的注入水體積，由式（2）確定：

式中：

Qin(i+1)——第（i+1）年要求的注入水體積；

βi——節(jié)能采油方式開始時注入水體積，對開發(fā)初期地層條件下采出液體積的補償系數(shù)；

Qpr(i+1)——第（i+1）年的采出液體積。

這時的平均實際注水壓力，可由式（3）確定：

式中：

Pa.r.in——平均實際注水壓力；

Fa.in——實際注水比能耗，kW h/t。

表明油田所有注水井均在最佳節(jié)能方式下生產(chǎn)的最佳注水壓力，可由式（4）確定：

式中：

Po.in——最佳注水壓力；

d——目前采出液質(zhì)量與其在地層條件下的體積之比；

Fp.f.c——油井采液比能耗，kW h/t；

β——補償系數(shù)；

學(xué)生登錄教學(xué)平臺，查看教師推送的學(xué)習(xí)任務(wù)單，完成本節(jié)課自主學(xué)習(xí)的各項任務(wù)。即學(xué)生預(yù)習(xí)旅游者投訴產(chǎn)生的原因、旅游者投訴的心理特征和旅游者投訴處理程序；觀看投訴視頻案例、完成“程序一點通”小游戲中的闖關(guān)游戲。教師通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，掌握學(xué)生在課程內(nèi)容理解和學(xué)習(xí)上的難點，修訂并完善本節(jié)課教學(xué)策略。

α——油井用機(jī)械和注水能量采液量之比。

在采油生產(chǎn)實際中，只有采取各種增注措施提高注水井的吸水能力，增加注水井?dāng)?shù)和降低注水管網(wǎng)網(wǎng)損，才有可能將實際注水壓力降至最佳值。任何高于最佳值的實際注水壓力，均表示上述措施不力。這時應(yīng)對注水井采取一系列有效的增注措施和投注新井，對所有油井采取節(jié)能采油方式。或修訂因井間影響而變化的早先確定的節(jié)能采油方式。將注水壓力由實際值降至最佳值的節(jié)能效果，由式（5）確定：

式中：

Ee.c——將注水壓力降至最佳值的節(jié)能效果；

Pa.r.in——平均實際注水壓力；

Po.in——最佳注水壓力；

ηin——實際注水能量利用率；

Qy.in——年注水量。

由上述可知，采用節(jié)能采油方式的總節(jié)能效果為式（1）和（5）之和，即

式中E 是采用節(jié)能采油方式的總節(jié)能效果。

3 節(jié)能采油措施

采油廠的節(jié)能采油方式包括油井的節(jié)能采液和注水井的節(jié)能注水兩部分。

3.1 油井的節(jié)能采液措施[2]

1）定期對所有油井進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，找出無利潤的低產(chǎn)井或高含水井，然后有針對性地對它們采取有效的地質(zhì)工藝措施，將其轉(zhuǎn)變?yōu)橛?。如不可能，就將其關(guān)井。

2）對高含水井實施水玻璃，各種酸液和惰性無機(jī)填料組成的水玻璃凝膠[3]、水玻璃和粘土懸浮液凝聚性凝膠[4]、硅酸鋁酸溶液成膠[5]、玻璃+鹽酸+無機(jī)填料[6]、原油重質(zhì)餾分+油溶性表面活性劑[7]、三氯化鋁+尿素[8]等堵水膠及其新工藝，以減少采出液量和注入水體積，提高地層原油采收率。

3）對開發(fā)末期油田的耗能較大的油井進(jìn)行核算優(yōu)化，使其在合理、在最佳的機(jī)械、注水能量的分采液比下，以節(jié)能方式生產(chǎn)，以進(jìn)一步提高采油效率。

4）采取各種有效措施，有針對性地解除低產(chǎn)井近井地帶的有機(jī)物、無機(jī)物，乳化液和水堵等各種堵塞，增加油井產(chǎn)能。

5）對油井采取各種有效的防蠟、防垢和緩蝕等工藝，增加油井產(chǎn)量和延長油井免修期。

6）對有桿泵井進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，配套采用各種新型高效防氣、防砂和防抽空的井下工具和地面裝置，優(yōu)化油井生產(chǎn)。

7）將不盈利井和高含水井提前關(guān)井，保持地層流體穩(wěn)定滲濾和提高采收率。

3.2 注水井的節(jié)能注水措施

1）優(yōu)化各類地層的井網(wǎng)密度，適當(dāng)增加注水井?dāng)?shù)，使地層壓力的分布更加均勻。或采用點狀注水和周期注水，使低排油儲量投入開發(fā)。

2）將注水壓力保持在初始最佳水平，并在采油時不超過極限壓降，以便在最低含水下，均勻開發(fā)地層，降低采液和注水能耗，提高采收率。

3）根據(jù)油田實際資料和給定的地層壓力變化間的關(guān)系，或地層壓力保持水平，確定注入水體積，消除過量注水。

4）盡可能將注水壓力降至最佳值，探求和消除造成注水壓力過高的因素。提高注水井的吸水能力，增加注水井?dāng)?shù)等。將注水壓力降低1 M Pa，每噸注入水可節(jié)電1 kW h。

5）在注水管網(wǎng)的管線上采用內(nèi)涂層，降低管網(wǎng)的水力損失。

6）在注水系統(tǒng)中，采用小排量注水泵和點式注水，以縮短注水主管線長度，降低注水的費用。

7）確定和監(jiān)測開發(fā)末期油田的日、月漲潮周期[9]，在漲潮和裂縫打開時停止注水或限制注水。在退潮或裂縫閉合時注水，同時對地層采取震動處理，以大幅度降低注水量和節(jié)約電能。

在采油廠的生產(chǎn)實際中，采用節(jié)能采油方式，可以大幅度提高采油廠采油的經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能減排水平。

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