外圍低產(chǎn)油田高效舉升節(jié)能示范區(qū)建設(shè)及效果評價(jià)

叢立華 （大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠）

外圍低產(chǎn)油田高效舉升節(jié)能示范區(qū)建設(shè)及效果評價(jià)

叢立華 （大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠）

受全球持續(xù)低油價(jià)的影響，某油田面臨形勢越來越嚴(yán)峻，尤其是外圍油田。為進(jìn)一步提高機(jī)采系統(tǒng)效率，降低機(jī)采系統(tǒng)耗電，選擇某采油隊(duì)作為示范區(qū)，在前期實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，規(guī)模應(yīng)用電動潛油柱塞泵采油系統(tǒng)，與常規(guī)采油系統(tǒng)相比，舉升單耗大幅降低，同時(shí)在用人成本和維護(hù)費(fèi)用上也有明顯降低。

外圍油田；示范區(qū)；電動潛油柱塞泵

“十二五”以來，作為某油田外圍油田主力采油廠，隨著逐年大幅度上產(chǎn)，生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，低產(chǎn)、低效井治理開井，導(dǎo)致機(jī)采系統(tǒng)耗電量大幅增加，近年來機(jī)采噸液耗電呈上升趨勢。由于近幾年節(jié)能技術(shù)改造力度的不斷加大和精細(xì)節(jié)能管理的不斷深入開展，機(jī)采系統(tǒng)節(jié)能潛力越來越小。早期投用的節(jié)能設(shè)備節(jié)能效果變差，也面臨更新，投資需求將進(jìn)一步增加，節(jié)能形勢日趨嚴(yán)峻。

1 目前機(jī)采系統(tǒng)存在的主要問題

1.1機(jī)采噸液單耗高

根據(jù)系統(tǒng)效率測試結(jié)果，2013年外圍油田抽油機(jī)井平均系統(tǒng)效率只有11.4%，遠(yuǎn)低于老區(qū)水平。消耗功率雖然只有老區(qū)的40%左右，但由于產(chǎn)量差別更大，噸液耗電約為老區(qū)的6倍。

通過對舉升能耗構(gòu)成分析，產(chǎn)量越低舉升井液的有效能耗所占比例越小，當(dāng)產(chǎn)液量在4 t/d時(shí)，舉升井液的能耗僅占10%左右。

1.2桿管偏磨井作業(yè)比例高

外圍油田由于泵掛深等原因，桿管偏磨問題比較嚴(yán)重，2004年外圍油田偏磨檢泵占總檢泵比例為13.18%。近年來，通過加大防偏磨措施的應(yīng)用力度，全油田偏磨檢泵比例逐步下降，但外圍油田由于定向井比例的不斷增加，偏磨檢泵所占比例呈上升趨勢（表1）。

表1 2004年和2015年偏磨檢泵對比統(tǒng)計(jì)

1.3地面維護(hù)成本高

抽油機(jī)地面設(shè)備傳動機(jī)構(gòu)復(fù)雜，日常維護(hù)工作量大，且有相當(dāng)部分油井位于村屯附近，抽油機(jī)井生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)有一定的安全隱患。為保證生產(chǎn)安全，每年要投入大量的人力物力進(jìn)行安全措施的建設(shè)和維護(hù)，單井年均需投入維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用約0.8萬元。一旦有洪澇災(zāi)害，地勢低洼區(qū)內(nèi)的抽油機(jī)井易受到水淹，無法保證正常生產(chǎn)，防洪和汛后恢復(fù)生產(chǎn)需投入大量資金。

2 建立高效舉升節(jié)能示范區(qū)

為降低運(yùn)行能耗，提高低產(chǎn)油田開發(fā)效益，克服有桿泵系統(tǒng)桿管偏磨難題，保證安全平穩(wěn)生產(chǎn)。通過優(yōu)選某采油隊(duì)某1、某2、某3及某4開發(fā)區(qū)塊78口井建立電動潛油柱塞泵舉升示范區(qū)，集中規(guī)模應(yīng)用該舉升技術(shù)，一方面以示范區(qū)為技術(shù)試驗(yàn)平臺，加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，提高電動潛油柱塞泵舉升技術(shù)成熟度，降低運(yùn)行能耗；另一方面突破傳統(tǒng)抽油機(jī)管理模式，積極探索信息化管理模式，提高管理效率，積累管理經(jīng)驗(yàn)，為電動潛油柱塞泵舉升工藝在長垣外圍低滲透油田的規(guī)模應(yīng)用提供示范作用。

2.1示范區(qū)現(xiàn)狀

某采油隊(duì)成立于1986年，距離廠部36 km處，管理面積4.5 km2，共有員工61人。至2011年，全隊(duì)共有油水井147口（油井104口，水井43口）。104口油井中，有78口抽油機(jī)井（八型機(jī)井60口，十型機(jī)井3口，六型機(jī)井15口）、14口電動潛油柱塞泵井及12口提撈井。78口抽油機(jī)井平均單井日產(chǎn)液2.4 t，日產(chǎn)油0.9 t，含水62.0%，動液面1248 m，沉沒度166 m。

2.2技術(shù)原理

電動潛油柱塞泵采油系統(tǒng)主要由潛油直線電動機(jī)、抽油泵、潛油電纜、地面控制系統(tǒng)等組成。工作原理：直線電動機(jī)定子在交流電作用下產(chǎn)生交變磁場力，動子在電磁力的作用下在定子內(nèi)做往復(fù)直線運(yùn)動，通過推桿與抽油泵柱塞下部相連接，驅(qū)動其做上、下往復(fù)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)井液舉升[1]。

2.3電動潛油柱塞泵舉升工藝設(shè)計(jì)

1）抽油泵優(yōu)選。目前某采油廠電動潛油柱塞泵井泵效為50%～80%。依據(jù)不同泵徑的排量計(jì)算公式，初選φ28 mm、φ32 mm二種規(guī)格抽油泵，考慮不同沖速下的排量（表2）。

表2 抽油泵不同條件下的排液量預(yù)測

根據(jù)試驗(yàn)區(qū)油井日產(chǎn)液量、舉升揚(yáng)程范圍，優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，沖速3～4 min-1，泵效保持60%以上[2]。日產(chǎn)液小于2 t的44口井設(shè)計(jì)φ28 mm往復(fù)柱塞泵；日產(chǎn)液介于2～5 t的34口井設(shè)計(jì)φ32 mm往復(fù)柱塞泵。

2）油管優(yōu)選。由于改造區(qū)塊原油物性較差，原油黏度36.1 MPa·s，原油含蠟量23.8%，原油中瀝青膠質(zhì)含量17.0%。為延長電動潛油柱塞泵井熱洗周期，減少油層污染，油管選用納米“三防”油管。為降低投資，油管采用原井油管納米“三防”處理。

3）配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。電動潛油柱塞泵配套控制系統(tǒng)由變頻器、單片機(jī)、變壓器、整流器、開關(guān)管、檢測元件組成。通過單片機(jī)調(diào)節(jié)電動機(jī)的運(yùn)動速度、舉升力；控制開關(guān)調(diào)整上行時(shí)間、下行時(shí)間、停留時(shí)間，調(diào)節(jié)電動機(jī)單位時(shí)間的往復(fù)次數(shù)。示范區(qū)根據(jù)已有配電變壓器型號設(shè)計(jì)380 V WFQYDB-Ⅱ型控制柜36臺，660 V WFQYDB-Ⅱ型控制柜42臺。

4）潛油電纜設(shè)計(jì)。由于直線電動機(jī)工作時(shí)電熱轉(zhuǎn)換損失大，發(fā)熱量大，優(yōu)選潛油電纜絕緣材質(zhì)為三元乙丙膠，耐溫達(dá)到120℃，型號為QYEN3 3×16/120（GB/T16750—2008）。同時(shí)，優(yōu)選適用于27/8in（1in=25.4mm）油管的DLZS型雙聯(lián)電纜保護(hù)器，有效保護(hù)電纜。

5）井口優(yōu)選。井口采用YDF24.5/65型電泵專用井口，主要技術(shù)指標(biāo)為：工作壓力25 MPa，主通徑65 mm，油管懸掛載荷350 kN，適用套管外徑139.7 mm。

3 效果評價(jià)

2015年應(yīng)用電動潛油柱塞泵78套，總投資2146.3萬元。根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，單井日節(jié)電78.0 kWh，78臺年可節(jié)電262.8×104kWh，節(jié)省費(fèi)用167.7萬元。示范區(qū)用人減少27人，按每人每年工資及各項(xiàng)福利待遇12.8萬元計(jì)算，年可節(jié)省用人成本345.6萬元。電動潛油柱塞泵井地面無可動設(shè)備，無需日常維護(hù)，與抽油機(jī)井相比每年可節(jié)省維護(hù)費(fèi)用0.8萬元，78口井年可節(jié)省62.4萬元。

4 結(jié)論

1）通過應(yīng)用電動潛油柱塞泵將驅(qū)動方式由地面轉(zhuǎn)向地下，地面無可動設(shè)備，減少設(shè)備管理工作量，降低工人勞動強(qiáng)度，減少安全隱患。

2）電動潛油柱塞泵采用無桿舉升，克服了桿系統(tǒng)故障造成的檢泵作業(yè)，消除了舉升桿所需能耗，降低了沖程損失，泵效高、系統(tǒng)效率高，但管柱結(jié)蠟較有桿采油嚴(yán)重，需開展高效低成本清防蠟技術(shù)攻關(guān)。

3）電動潛油柱塞泵采用無級調(diào)參，使油井保持合理運(yùn)行。

4）電動潛油柱塞泵舉升揚(yáng)程和液量范圍有限，機(jī)組性能還有待于進(jìn)一步提高。

[1]姜民政，王建萍，鄭雪峰，等.直線電機(jī)驅(qū)動抽油機(jī)的研究[J].石油礦場機(jī)械，2006，35（1）：38-41.

[2]張玉斌，于海春.潛油電泵機(jī)組可靠性研究[J].石油學(xué)報(bào)，2003，24（4）：103-107.

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10.3969/j.issn.2095-1493.2016.08.021

2015-12-28

（編輯 李發(fā)榮）

叢立華，工程師，2004年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，從事油田節(jié)能管理工作，E-mail：conglihua@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市大同區(qū)采油八廠宋十一路，163514。