抽油機(jī)井能耗動(dòng)態(tài)控制圖在油井用電管理中的應(yīng)用

朱益飛（中國(guó)石化勝利油田分公司孤東采油廠）

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抽油機(jī)井能耗動(dòng)態(tài)控制圖在油井用電管理中的應(yīng)用

朱益飛（中國(guó)石化勝利油田分公司孤東采油廠）

在油田生產(chǎn)中，控制油井噸油開(kāi)發(fā)成本，提高油井能源利用效率，是各油田目前面臨的一項(xiàng)重要研究課題。介紹了抽油機(jī)井能耗動(dòng)態(tài)控制圖的制圖依據(jù)、制作方法，以及利用能耗動(dòng)態(tài)控制圖治理低效井的應(yīng)用實(shí)例。有效管理和控制各油井的能耗動(dòng)態(tài)變化，分析油井用能是否處在合理狀態(tài)，實(shí)踐證明能有效控制與降低單井能耗，治理措施效果明顯。

抽油機(jī)井能耗動(dòng)態(tài)控制圖千米噸液日耗電電能利用率

在油田生產(chǎn)中，評(píng)價(jià)油井能耗高低的標(biāo)準(zhǔn)不是日耗電量，而是油井百米提液?jiǎn)魏摹８吆哪苡途欢ㄓ泄?jié)電潛力，日耗電高的油井不一定有節(jié)電潛力［1］。在油田開(kāi)發(fā)中，抽油機(jī)井耗電占總耗電量的40%左右，抽油機(jī)井耗電管理水平的高低直接體現(xiàn)出油田開(kāi)發(fā)企業(yè)油井管理水平?？刂朴途畤嵱烷_(kāi)發(fā)成本，提高油井能源利用效率，是各油田目前面臨的一項(xiàng)重要研究課題［2］。因此，利用抽油機(jī)井能耗動(dòng)態(tài)控制圖，進(jìn)行管理和控制各油井的能耗動(dòng)態(tài)變化.分析油井用能是否處在合理狀態(tài)。

1　能耗動(dòng)態(tài)控制圖

1.1特點(diǎn)

抽油機(jī)井能耗動(dòng)態(tài)控制圖是根據(jù)油井耗電量與抽油機(jī)井產(chǎn)液量的相關(guān)性，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際而制作出來(lái)的?？梢灾庇^地反映抽油機(jī)井的用電是否在合理工作區(qū)間，從而有效判斷抽油機(jī)井耗電情況。如哪些油井處在合理狀態(tài)下工作，哪些油井有節(jié)能潛力，哪些油井有能源浪費(fèi)問(wèn)題等等。通過(guò)制作油井能耗動(dòng)態(tài)控制圖，有利于開(kāi)展油井用能用電分析，有利于制定有針對(duì)性地治理措施，有利于提高油井用電管理水平。

1.2制圖依據(jù)

油井用電主要有地面設(shè)備流程的配套情況、井筒桿管泵及防砂的組合情況，地面設(shè)備流程及井筒組合是以油層供液的需要而建立的，油層因素決定了油井耗電量的大小，而井筒因素和地面設(shè)備流程匹配優(yōu)化的水平高低決定了抽油井機(jī)用電管理水平的高低［3］。

1.2.1油層因素

采油工作是以井組和單元為單位，單井影響用電的因素主要是油井供液能力的大??；井組開(kāi)發(fā)采有效液，降低井組噸油耗電量。計(jì)算抽油機(jī)井系統(tǒng)效率如下：

式中：

η——抽油機(jī)井系統(tǒng)效率，%；

η油層——油層工作效率，%；

η井筒——井筒效率，%；

η地面——地面系統(tǒng)效率，%；

Q日液——日產(chǎn)液量，t；

h有效——提液有效揚(yáng)程，m；

q日耗——日耗電量，kWh。

1.2.2井筒因素

相對(duì)于機(jī)采系統(tǒng)效率而言，抽油機(jī)提液作的功分為有用功和無(wú)用功。無(wú)用功由克服桿柱重量、不合理液柱重量、慣性載荷、振蕩載荷、沖擊載荷、各類(lèi)摩擦載荷和地層液向上的推舉力組成合力新作的功。無(wú)用功組分越小，電能利用效率越高。

1.2.3地面因素

抽油機(jī)井地面系統(tǒng)效率是抽油機(jī)效率、皮帶效率、電動(dòng)機(jī)效率、自控箱效率、變壓器效率、管網(wǎng)流程效率之積，即：

式中：

η地面——抽油機(jī)井地面系統(tǒng)效率，%；

η抽油機(jī)——抽油機(jī)效率，%；

η皮帶——皮帶效率，%；

蕭夫人伸出顫抖的手，她嘴唇哆嗦卻沒(méi)有發(fā)出聲來(lái)，因?yàn)樗乐灰雎暿掞w羽就會(huì)停下離去的腳步，可是……英雄淚從蕭飛羽臉上滑落?！昂簯涯钅赣H十八年的惦念，也悵然母親十八從未走出安和莊大門(mén)，所以孩兒會(huì)為母親而戰(zhàn)。”余音還在，身影已消失書(shū)房之外。

η電動(dòng)機(jī)——電動(dòng)機(jī)效率，%；

η自控箱——自控箱效率，%；

η變壓器——變壓器效率，%；

η流程——管網(wǎng)流程效率，%。

2　制作方法

利用抽油機(jī)有效揚(yáng)程計(jì)算出的千米噸液日耗電指標(biāo)，能很好地反映油井用電情況。在系統(tǒng)效率計(jì)算公式中，油井有效揚(yáng)程、日耗電和油井日產(chǎn)液是相關(guān)線性函數(shù)，以日產(chǎn)液為橫坐標(biāo)，千米日耗電為縱坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，形成抽油井能耗動(dòng)態(tài)控制圖。分為專(zhuān)項(xiàng)治理區(qū)、管理挖潛區(qū)、合理區(qū)、資料落實(shí)區(qū)。將油井?dāng)?shù)據(jù)標(biāo)入坐標(biāo)系后，標(biāo)點(diǎn)位置的不同，直觀反映了抽油井用電情況。資料落實(shí)區(qū)上限、合理區(qū)上限或管理挖潛區(qū)下限、管理挖潛區(qū)上限或?qū)ｍ?xiàng)治理區(qū)下限的計(jì)算公式為：

式中：

q千米日耗電——抽油機(jī)井千米噸液日耗電，kWh；

η——油井系統(tǒng)效率，%；

當(dāng)η為70%時(shí)，直線斜率即為資料落實(shí)區(qū)上限線斜率。

當(dāng)η為25%時(shí)，直線斜率即為管理挖潛區(qū)下限斜率。

當(dāng)η為15%時(shí)，直線斜率即為專(zhuān)項(xiàng)治理區(qū)線斜率。

3　抽油機(jī)井能耗動(dòng)態(tài)控制圖的應(yīng)用

3.1油井有效揚(yáng)程

式中：

h有效——油井提液有效揚(yáng)程（液體密度忽略不計(jì)），m；

L動(dòng)——油井動(dòng)液面，m；

P回——油井回壓，MPa；

P套——油井套壓，MPa。

3.2千米揚(yáng)程日耗電

式中：

q千米日耗電——抽油機(jī)井千米噸液日耗電，kWh；

q日耗——油井日耗電，kWh；

h有效——油井提液有效揚(yáng)程，m。

3.3分析應(yīng)用

現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中，單井日電耗很高，但是千米噸液日耗電很低，屬于合理的生產(chǎn)用電，相反有的抽油機(jī)井單井日耗電低，但是千米噸液日耗電很高，具有較大的挖潛空間，但有的井存在大孔道現(xiàn)象，含水很高，采油效率較低，電能利用效率低。所以油井節(jié)電分析挖潛的原則是最大限度地滿足開(kāi)發(fā)需要，降低千米噸液日耗電量，提高油井用電管理水平，避免進(jìn)入為了節(jié)電而節(jié)電的誤區(qū)。

3.3.1專(zhuān)項(xiàng)治理區(qū)

該區(qū)域井單耗較低，噸液耗電很高，用電不合理。生產(chǎn)特點(diǎn)是油水井對(duì)應(yīng)很差，不供液或供液差生產(chǎn)，地面配套調(diào)速電動(dòng)機(jī)或低轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)裝置，具有“雙低一高”特性，即日產(chǎn)液量低、參數(shù)低、噸液耗電高。個(gè)別井桿管偏磨嚴(yán)重存在液量基本正常、單耗高的現(xiàn)象；該區(qū)域主要針對(duì)三低井、偏磨井、調(diào)速電動(dòng)機(jī)井分別進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)治理，經(jīng)過(guò)治理措施的抽油機(jī)井可進(jìn)入管理挖潛區(qū)治理。

3.3.2管理挖潛區(qū)

該區(qū)域油井噸液耗電較高，需優(yōu)化挖潛。油井供液比專(zhuān)項(xiàng)治理區(qū)要好，但是由于方案設(shè)計(jì)或管理上的問(wèn)題，井筒及地面配套存在較大的優(yōu)化空間，用電挖潛潛力大。通過(guò)具體的單井分析，制定以“五優(yōu)化一配套”為主要內(nèi)容的一井一策措施，措施實(shí)施后該區(qū)油井可進(jìn)入合理區(qū)。

3.3.3合理區(qū)

該區(qū)域油井噸液耗電處于正常生產(chǎn)范圍，是合理的生產(chǎn)用電。生產(chǎn)特點(diǎn)是油井供液能力強(qiáng)，油水井對(duì)應(yīng)調(diào)控關(guān)系完善，具有“兩高一低”特點(diǎn)，即日產(chǎn)液量高、單耗高、噸液耗電相對(duì)較低，油井用電趨于合理；即進(jìn)行井間對(duì)比分析，對(duì)于有效揚(yáng)程相同、日產(chǎn)液量相近的油井，重點(diǎn)對(duì)上部區(qū)域油井進(jìn)行優(yōu)化，使落點(diǎn)向合理區(qū)下部移動(dòng)。優(yōu)化措施：井組動(dòng)態(tài)調(diào)配，降低井組綜合含水，采有效液；井筒桿管泵優(yōu)化，采用大泵、淺抽，小參數(shù)生產(chǎn)，降低抽油機(jī)井無(wú)用功的消耗；應(yīng)用節(jié)能設(shè)備。措施實(shí)施后，合理區(qū)油井由上部區(qū)域向下部區(qū)域轉(zhuǎn)移。

3.3.4資料落實(shí)區(qū)

該區(qū)域油井千米噸液日耗電小于3.8 kWh，小于理想狀態(tài)下提液所需理論耗電值，主要是由計(jì)量設(shè)備故障造成的讀數(shù)不準(zhǔn)；由于存在大孔道現(xiàn)象，造成連抽帶噴生產(chǎn)。主要治理措施：檢修計(jì)量設(shè)備；泵徑升級(jí)或放大生產(chǎn)參數(shù)排液；個(gè)別井停機(jī)自噴或高含水井關(guān)；油層調(diào)剖、堵水或改變液流方向。

3.3.5分區(qū)塊、單元的應(yīng)用分析

油層因素影響較突出的區(qū)域?yàn)橘Y料落實(shí)區(qū)和專(zhuān)項(xiàng)治理區(qū)，專(zhuān)項(xiàng)治理區(qū)主要為井網(wǎng)待完善區(qū)域，資料落實(shí)區(qū)主要為大孔道嚴(yán)重或生產(chǎn)制度偏小區(qū)域；管理挖潛區(qū)是主要以井筒、地面為主要影響因素的區(qū)域，合理區(qū)則為油層、地面、井筒3方面因素優(yōu)化匹配相對(duì)合理區(qū)域，該區(qū)域挖潛的做法是使落點(diǎn)向下部移動(dòng)。

4　應(yīng)用實(shí)例

24C215井在動(dòng)態(tài)控制圖版上標(biāo)在專(zhuān)項(xiàng)治理區(qū)（圖1），生產(chǎn)層位館下，日產(chǎn)液量4.5 t，日產(chǎn)油量2.4 t，含水44.5%，2007年3月長(zhǎng)期不供液生產(chǎn)，動(dòng)液面1288 m，該井不僅在開(kāi)發(fā)上屬于低效井，而且千米噸液耗電量也高達(dá)47.6 kWh，屬于典型的高耗能井。經(jīng)過(guò)開(kāi)展油井用電節(jié)點(diǎn)分析，找出該井產(chǎn)生低效的原因：無(wú)水井對(duì)應(yīng)造成地層能量不足；使用電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)內(nèi)耗高。針對(duì)該井實(shí)際生產(chǎn)情況實(shí)施了利用低沖速電動(dòng)機(jī)替換電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)以降低生產(chǎn)能耗的措施進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)治理，合理調(diào)整注采結(jié)構(gòu)。措施實(shí)施后，不僅有效地提升了油井產(chǎn)量，而且千米噸液日耗電量降至30.2 kWh，降低了17.4 kWh，從專(zhuān)項(xiàng)治理區(qū)經(jīng)治理后轉(zhuǎn)到合理區(qū)，治理效果非常明顯。

圖1　24C215井能耗動(dòng)態(tài)控制圖

5　結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，利用抽油機(jī)井動(dòng)態(tài)能耗控制圖，對(duì)油井用電情況開(kāi)展動(dòng)態(tài)分析，將生產(chǎn)油井分成專(zhuān)項(xiàng)治理區(qū)、管理挖潛區(qū)、合理生產(chǎn)區(qū)和資料落實(shí)區(qū)四大類(lèi)，并對(duì)專(zhuān)項(xiàng)治理區(qū)和管理挖潛區(qū)的油井開(kāi)展油井用電節(jié)點(diǎn)分析，找出影響油井產(chǎn)生低效的主要原因，提出有針對(duì)性的低效油井專(zhuān)項(xiàng)治理措施，通過(guò)有效組織治理措施，從而達(dá)到提升油井系統(tǒng)運(yùn)行效率，提高電能的利用效率，降低千米噸液日耗電量的目的，有效地提高了油井用電管理水平，具有良好的實(shí)用性和推廣應(yīng)用價(jià)值。

［1］朱益飛，石曉明，馬冬梅.提高孤東油田機(jī)采系統(tǒng)效率的途徑［J］.電力需求側(cè)管理，2009，11（4）：46-48.

［2］朱益飛，王乾澤，徐慧娟.勝利油田機(jī)采系統(tǒng)現(xiàn)狀及能耗控制對(duì)策分析［J］.石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督.2006，22（5）：21-24.［3］王鴻勛，張琪.采油工藝原理［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1992：150-151.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.11.007

2015-06-21）

中國(guó)石油集團(tuán)節(jié)能企標(biāo)委召開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)送審稿審查會(huì)和標(biāo)準(zhǔn)復(fù)審會(huì)

朱益飛，高級(jí)工程師，1989年畢業(yè)于華東石油學(xué)院（生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)），從事油田計(jì)量與節(jié)能新技術(shù)新工藝的研究與推廣應(yīng)用工作，E-mail：zhuyifei112.slyt@sinopec.com，地址：山東省東營(yíng)市河口區(qū)仙河鎮(zhèn)勝利油田孤東采油廠技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督中心，257237。

2015年10月27日～29日，中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司節(jié)能節(jié)水專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)在北京召開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)送審稿審查會(huì)和標(biāo)準(zhǔn)復(fù)審會(huì)。與會(huì)專(zhuān)家經(jīng)過(guò)充分討論，通過(guò)了《固定資產(chǎn)投資工程項(xiàng)目可行性研究及初步設(shè)計(jì)節(jié)能篇（章）編寫(xiě)通則》等五項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)送審稿的審查。會(huì)議還對(duì)《節(jié)能節(jié)水統(tǒng)計(jì)指標(biāo)及計(jì)算方法》等六項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了復(fù)審，對(duì)《油氣集輸系統(tǒng)用熱技術(shù)導(dǎo)則》等三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)題立項(xiàng)工作進(jìn)行了審查，明確了2016年標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃。節(jié)能企標(biāo)委主任委員黃飛出席會(huì)議并就做好下一步標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作提出了要求。