油井液面連續(xù)監(jiān)測(cè)及間開控制節(jié)能技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用

朱益飛

（中國(guó)石化勝利油田分公司 孤東采油廠，山東 東營(yíng) 257237）

如何加快推行合同能源管理，解決企業(yè)節(jié)能技術(shù)改造中的難題，促進(jìn)節(jié)能技術(shù)改造升級(jí)，已成為目前油田開發(fā)企業(yè)的一個(gè)重要的研究課題。特別是針對(duì)一些低壓、低滲、低產(chǎn)油井，抽油機(jī)泵效低、抽油機(jī)系統(tǒng)效率低、設(shè)備損耗大、維護(hù)工作量大、能耗大、采油成本高，要提升低產(chǎn)油井提質(zhì)增效工作，確保油井穩(wěn)產(chǎn)高效運(yùn)行，必須運(yùn)行先進(jìn)的生產(chǎn)工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)油井液面實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)、工況自動(dòng)診斷、參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)，使油井處于高效、安全的生產(chǎn)狀態(tài)，達(dá)到節(jié)能降耗、增產(chǎn)高效和提高油井開采效益的目的[1]。為此，在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，對(duì)部分供液不足油井提出采用油井液面連續(xù)監(jiān)測(cè)及間開控制節(jié)能技術(shù)這一節(jié)能技術(shù)改造項(xiàng)目方案，節(jié)能技術(shù)服務(wù)公司簽訂合同，采用合同能源管理模式，采取節(jié)能成果分享的合同投資管理方式，由專業(yè)節(jié)能公司墊付企業(yè)節(jié)能工程投資資金，節(jié)能公司從企業(yè)節(jié)能項(xiàng)目運(yùn)行期的直接節(jié)能效益中獲取分成利潤(rùn)作為投資回報(bào)。

1 油井液面連續(xù)監(jiān)測(cè)及間開控制節(jié)能技術(shù)系統(tǒng)的組成

油井液面監(jiān)測(cè)及自動(dòng)排采系統(tǒng)主要由井下數(shù)據(jù)采集模塊和自動(dòng)排采控制模塊集成。井下數(shù)據(jù)采集模塊主要由聲波發(fā)射接收器、聲波發(fā)射接收控制器組成，該模塊能實(shí)時(shí)采集井下液位數(shù)據(jù)，為自動(dòng)排采系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的液位數(shù)據(jù)。自動(dòng)排采控制模塊根據(jù)井下液位的數(shù)據(jù)變化以及用戶的參數(shù)設(shè)定值，通過(guò)RS485或其它接口，自動(dòng)控制變頻器的輸出頻率，適時(shí)調(diào)整抽油機(jī)沖次，對(duì)地層供液能力極差的油井實(shí)現(xiàn)間歇式抽取方式，實(shí)現(xiàn)油井自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

2 次聲波液位監(jiān)測(cè)原理

圖1為次聲波液位監(jiān)測(cè)原理圖。次聲發(fā)聲裝置產(chǎn)生的次聲波沿油套環(huán)空向井內(nèi)傳播，在接箍、音標(biāo)、液面等處形成反射后被微音器接收，接收的微音信號(hào)經(jīng)過(guò)多級(jí)濾波放大和信號(hào)矢量疊加合成處理，利用液面波自動(dòng)識(shí)別技術(shù)得到液面深度。

3 主要技術(shù)參數(shù)

①管壓監(jiān)測(cè)范圍：0～10 MPa，誤差：0.05 MPa；②液面監(jiān)測(cè)范圍：10～3 000 m，誤差≤0.5%；③變頻控制接口：RS485或其它接口；④工作環(huán)境：-30℃～60℃；⑤系統(tǒng)電壓：380 V/220 V；⑥防護(hù)等級(jí)：IP66；⑦可增加現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能（GPRS）。

4 油田合同能源管理配套措施

為確保油田合同能源管理項(xiàng)目的有效實(shí)施，加快油田企業(yè)節(jié)能技術(shù)改造，積極引進(jìn)合同能源管理創(chuàng)新模式，解決企業(yè)節(jié)能技術(shù)改造資金不足和節(jié)能減排目標(biāo)等問(wèn)題，從完善企業(yè)內(nèi)部配套管理制度入手，推進(jìn)合同能源管理制度在油田企業(yè)的應(yīng)用。主要采取以下幾項(xiàng)配套管理措施。

一是制定出臺(tái)油田合同能源管理項(xiàng)目管理辦法，積極鼓勵(lì)專業(yè)節(jié)能服務(wù)公司進(jìn)入油田節(jié)能技術(shù)服務(wù)市場(chǎng)；二是設(shè)立油田節(jié)能人才專家?guī)欤ㄟ^(guò)成立“合同能源管理”指導(dǎo)委員會(huì)，積極培育油田內(nèi)部節(jié)能市場(chǎng)，不斷挖掘油田企業(yè)節(jié)能減排空間，對(duì)節(jié)能改造項(xiàng)目進(jìn)行節(jié)能效果評(píng)估，組織對(duì)節(jié)能專業(yè)公司資質(zhì)和技術(shù)服務(wù)能力的審核和評(píng)估，組織對(duì)節(jié)能項(xiàng)目進(jìn)行公開招標(biāo)；三是建立油田節(jié)能專業(yè)技術(shù)服務(wù)公司信息儲(chǔ)備庫(kù)，對(duì)具備專業(yè)節(jié)能技術(shù)服務(wù)資質(zhì)的節(jié)能公司納入油田節(jié)能專業(yè)技術(shù)服務(wù)公司信息庫(kù)，建立油田開發(fā)企業(yè)與節(jié)能企業(yè)之間的技術(shù)交流平臺(tái)；四是做好合同能源管理項(xiàng)目的招投標(biāo)管理，建立有序的合同能源管理市場(chǎng)，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化的合同文本內(nèi)容；五是制定企業(yè)合同能源管理相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格依法依規(guī)執(zhí)行能源管理合同；六是做好項(xiàng)目運(yùn)行管理，完善能源計(jì)量手段，切實(shí)做好合同能源管理項(xiàng)目的節(jié)能量統(tǒng)計(jì)、節(jié)能效益核算和項(xiàng)目資金結(jié)算等工作，為節(jié)能公司創(chuàng)造規(guī)范有序的運(yùn)行環(huán)境；七是積極推進(jìn)油田能源體系建設(shè)，按照試點(diǎn)先行、典型帶動(dòng)、穩(wěn)步推進(jìn)、逐步建成的原則，建立實(shí)施一套完整的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，在企業(yè)內(nèi)部建立起一個(gè)完整有效的、形成文件的管理體系，注重建立和實(shí)施過(guò)程控制，使能源管理活動(dòng)、過(guò)程及其要素不斷優(yōu)化，通過(guò)例行節(jié)能監(jiān)測(cè)、能源審計(jì)、能效對(duì)標(biāo)、內(nèi)部審核、組織能耗計(jì)量與測(cè)試、組織能量平衡統(tǒng)計(jì)、管理評(píng)審、自我評(píng)價(jià)、節(jié)能技改、節(jié)能考核等措施，不斷提高能源管理體系持續(xù)改進(jìn)的有效性。八是利用國(guó)家的扶持政策，積極爭(zhēng)取國(guó)家對(duì)企業(yè)多方面的政策扶持，積極爭(zhēng)取相關(guān)優(yōu)惠政策，發(fā)揮企業(yè)節(jié)能減排的主體作用。對(duì)符合國(guó)家合同能源管理獎(jiǎng)勵(lì)標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能技術(shù)改造項(xiàng)目，積極配合節(jié)能服務(wù)公司做好合同能源管理項(xiàng)目實(shí)施后財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)資金的申報(bào)工作。

5 項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

2013年，勝利油田某采油廠與東營(yíng)某節(jié)能技術(shù)服務(wù)公司簽訂節(jié)能降耗技術(shù)服務(wù)合同，節(jié)能技術(shù)服務(wù)公司對(duì)該廠20口供液不足油井應(yīng)用油井液面連續(xù)監(jiān)測(cè)及間開控制技術(shù)。項(xiàng)目實(shí)施前后20口油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比見表1。

從表1中可以看出，項(xiàng)目實(shí)施后，在油井保持相對(duì)穩(wěn)定的前提下（產(chǎn)液量略有提升），油井電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)平均提高了0.399，平均單井日節(jié)電量達(dá)48 kWh，平均單井有功功率下降了2 kW，平均單無(wú)功功率下降了18.99 kvar，百米噸液耗電量下降了2.37 kWh/t，綜合節(jié)電率達(dá)到34.1%，油井平均系統(tǒng)效率提升5.61%。實(shí)現(xiàn)了油井液面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、工況診斷、生產(chǎn)參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)，油井處于高效、安全的生產(chǎn)狀態(tài)，達(dá)到了節(jié)能降耗、增產(chǎn)高效和提高油井開采效益的目的，取得了良好的項(xiàng)目實(shí)施效果。

表1 項(xiàng)目實(shí)施前后20口油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比表

6 綜合效益評(píng)價(jià)

（1）節(jié)能效益顯著。項(xiàng)目實(shí)施后，百米噸液耗電量下降了2.37 kWh/t，綜合節(jié)電率達(dá)到34.1%，平均單井日節(jié)電量達(dá)48 kWh。20口油井日節(jié)電量達(dá)960 kWh，累積年節(jié)電量達(dá)到350 400 kWh，按照工業(yè)電價(jià)0.631元/kWh計(jì)算，則年節(jié)約電費(fèi)達(dá)221 102.4元。

（2）提升了油井系統(tǒng)運(yùn)行效率。油井系統(tǒng)效率由項(xiàng)目實(shí)施前的9.68%提升到項(xiàng)目實(shí)施后的15.29%，油井平均系統(tǒng)效率提升了5.61%。

（3）節(jié)能減排效益。按照節(jié)約1 kWh電能減排0.997 kg二氧化碳，即減少0.272 kg碳排放計(jì)算，則該技術(shù)系統(tǒng)實(shí)施后每年可減少碳排放95 308.8 kg。

（4）提升噸油效益。油井液面監(jiān)測(cè)及自動(dòng)排采系統(tǒng)根據(jù)動(dòng)液面的實(shí)時(shí)狀況自動(dòng)調(diào)節(jié)抽油機(jī)工作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，提高噸油效益。

（5）提升了油井生產(chǎn)時(shí)率。項(xiàng)目實(shí)施后，減少了檢泵作業(yè)時(shí)間和費(fèi)用，提高了管理和技術(shù)水平，合理優(yōu)化抽油機(jī)工作參數(shù)，確保抽油機(jī)安全可靠高效運(yùn)行，從而給油田生產(chǎn)管理和節(jié)能工作帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

（6）油井生產(chǎn)智能化程度高。井下數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)采集井下數(shù)據(jù)，為自動(dòng)排采系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的液位數(shù)據(jù)；自動(dòng)排采控制模塊通過(guò)RS485或其它接口，自動(dòng)控制變頻器的輸出頻率，適時(shí)調(diào)整抽油機(jī)沖次，對(duì)地層供液能力極差的油井實(shí)現(xiàn)間歇式抽取方式，實(shí)現(xiàn)油井自動(dòng)化控制和智能化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體節(jié)能降耗。

（7）專業(yè)節(jié)能技術(shù)服務(wù)公司獲得良好的投資回報(bào)。按照合同能源管理項(xiàng)目合同中雙方的相關(guān)約定，項(xiàng)目實(shí)施后節(jié)能回報(bào)期為6年以及油田與專業(yè)技術(shù)服務(wù)公司節(jié)能成果分享的合同投資管理方式，專業(yè)節(jié)能技術(shù)服務(wù)公司在合同期內(nèi)每年可按比例獲得可觀的投資回報(bào)。

[1]朱益飛，石曉明，馬冬梅.提高孤東油田機(jī)采系統(tǒng)效率的探討[J].電力需求側(cè)管理，2009，11（4）：44-48.