節(jié)能降耗技術(shù)在油田機(jī)械中的應(yīng)用分析

趙恩維，寇 泉，雷宗賢

（中國(guó)石油川慶鉆探長(zhǎng)慶井下技術(shù)作業(yè)公司，陜西西安 710014）

1 油田生產(chǎn)系統(tǒng)中節(jié)能降耗技術(shù)及應(yīng)用

1.1 優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在生產(chǎn)、開(kāi)采過(guò)程中，有許多因素會(huì)影響油田系統(tǒng)的能源利用，既有地面的也有井下施工的，因此在正常的生產(chǎn)作業(yè)中必須考慮地面和井下兩方面的因素?？傮w上講，科學(xué)的系統(tǒng)應(yīng)以節(jié)能降耗為目標(biāo)，不斷優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，針對(duì)可能影響節(jié)能效果的各種因素和參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化改造，以提高整個(gè)系統(tǒng)的工作效率，提高節(jié)能降耗的水平。技術(shù)人員提高節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)采用桿泵參數(shù)優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)相同效率的能源消耗，以提高油氣生產(chǎn)的產(chǎn)量。與回歸方程法一樣，通過(guò)分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，將參數(shù)與實(shí)際產(chǎn)量進(jìn)行比較，獲得可以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量的相關(guān)參數(shù)。

1.2 在油氣生產(chǎn)中大力推廣節(jié)能抽油機(jī)

抽油消耗大量能源，因此在生產(chǎn)中必須鼓勵(lì)企業(yè)使用節(jié)能類型的抽油機(jī)。這種設(shè)備在國(guó)外應(yīng)用很廣，如法國(guó)的長(zhǎng)沖程液壓驅(qū)動(dòng)裝置、美國(guó)的長(zhǎng)沖程泵裝置等，其低功率電機(jī)作用可以顯著降低設(shè)備能耗。驢式雙頭抽油機(jī)具有長(zhǎng)沖程、低能耗的優(yōu)點(diǎn)，而且有一個(gè)側(cè)輪梁泵單元，它是六桿連接結(jié)構(gòu)，也是節(jié)能泵單元，節(jié)能效率比傳統(tǒng)抽油機(jī)可以提高30%。此外，彎曲梁泵也是典型的節(jié)能設(shè)備，它是在傳統(tǒng)抽油機(jī)基礎(chǔ)上改進(jìn)形狀和安裝位置，并結(jié)合驢頭式抽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)中節(jié)能效果較好。

2 油田生產(chǎn)中集輸系統(tǒng)的節(jié)能降耗及應(yīng)用分析

2.1 高效率保溫隔熱的應(yīng)用

在油氣資源中，高凝點(diǎn)以及高稠油的類型占有較大比例，開(kāi)采工作離不開(kāi)相關(guān)熱力技術(shù)的支持。但是在開(kāi)采過(guò)程中，使用專門的熱力技術(shù)會(huì)明顯增加能耗，因此保溫隔熱技術(shù)就成集輸過(guò)程中重要的節(jié)能手段。保溫隔熱技術(shù)可以有效降低能量損失，是提高相關(guān)能源利用效率的重要技術(shù)措施。例如，克恩河油田采用的高效隔熱管技術(shù)，對(duì)保持油溫度有著積極作用，并取得較好的節(jié)能效果。

2.2 常溫收集運(yùn)輸技術(shù)及應(yīng)用

油田油氣資源開(kāi)發(fā)正進(jìn)入中后期，如果仍然使用常規(guī)的收集運(yùn)輸技術(shù)，相應(yīng)地能源消耗將會(huì)不斷增加。現(xiàn)在，一些油田企業(yè)推廣應(yīng)用的常溫密封運(yùn)輸技術(shù)已經(jīng)取得了良好的節(jié)能降耗效果，然而在室溫下收集和運(yùn)輸技術(shù)卻受到實(shí)際外部環(huán)境條件的限制，如采出流體的含水量和所需的保存過(guò)程等因素，以確保收集環(huán)境溫度，達(dá)到傳輸和處理技術(shù)的應(yīng)用效果，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

2.3 高效氣液分離技術(shù)及應(yīng)用

氣液分離是油氣資源開(kāi)發(fā)中的重要環(huán)節(jié)，并且氣液分離的質(zhì)量直接影響油氣資源的脫水效果，有很好的節(jié)能降耗效果，其中緊湊型高效分離器有突出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。例如，挪威石油開(kāi)發(fā)的氣液管式旋風(fēng)分離器具有高效、流動(dòng)性好和體積小等優(yōu)點(diǎn)，更適合于深水油氣開(kāi)發(fā)的氣液分離。增加管道直徑，延長(zhǎng)管道長(zhǎng)度，也會(huì)大大提高油氣資源的氣液分離效率。

3 節(jié)能降耗技術(shù)與油田熱力系統(tǒng)應(yīng)用分析

3.1 節(jié)能加熱爐技術(shù)及其應(yīng)用

在油田利用油氣過(guò)程中，加熱爐是廣泛使用的加熱裝置，其應(yīng)用效率直接影響油田的節(jié)能降耗實(shí)際效果。影響加熱爐實(shí)際工作效率的因素有許多，應(yīng)根據(jù)主要的影響因素如燃燒器、空氣系數(shù)和爐體熱量分布，來(lái)評(píng)估加熱爐設(shè)計(jì)的優(yōu)化和改進(jìn)。為進(jìn)一步改進(jìn)加熱爐燃燒器的相關(guān)優(yōu)化設(shè)計(jì)，在實(shí)際工作中應(yīng)采用高效節(jié)能的燃燒器，并改進(jìn)和優(yōu)化空氣系數(shù)，以支持所輻射方向的熱量，并且廢熱回收技術(shù)可以提高加熱爐的能量和熱利用效率。我國(guó)使用的高效加熱爐主要是真空加熱爐和熱介質(zhì)爐。相變加熱爐和真空加熱爐的應(yīng)用，可以改進(jìn)的高效加熱爐，并且加熱爐不僅工藝穩(wěn)定、安全可靠，而且節(jié)能效果比較好，能量燃燒率和熱能利用率可以超過(guò)90%以上[1]。

3.2 熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)及其應(yīng)用

熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)因具有環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)性相關(guān)特性，被越來(lái)越多的油田企業(yè)所接受和應(yīng)用，國(guó)外一些國(guó)家甚至頒布法律以促進(jìn)其不斷發(fā)展，這也促進(jìn)了熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)更廣泛的應(yīng)用。目前熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)已成為石油天然氣生產(chǎn)企業(yè)工藝中的有效應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗總體戰(zhàn)略目標(biāo)的主要有效途徑。與熱電分產(chǎn)相比，CHP（Combined Heat and Power，熱電聯(lián)產(chǎn)）技術(shù)的節(jié)能效果明顯。在國(guó)內(nèi)外油田的油氣資源的應(yīng)用效果也已為人們所接受，因此CHP 技術(shù)為現(xiàn)代化油田企業(yè)提供了更具經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)展目標(biāo)和節(jié)能效果[2]。

4 節(jié)能降耗技術(shù)與油田系統(tǒng)應(yīng)用分析

4.1 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

為全面優(yōu)化無(wú)功補(bǔ)償在油田電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在智能無(wú)功功率平衡設(shè)備的改進(jìn)方面處于領(lǐng)先地位。一些應(yīng)用表明，新型智能無(wú)功功率平衡技術(shù)不僅可以有效提高系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，還可以大大減少能量損失，補(bǔ)償和節(jié)能效果明顯，并在一定程度上保證油田能源系統(tǒng)的智能、有效運(yùn)行。在油田抽油井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，降低了平均線損率，達(dá)到了節(jié)能降耗的主要目的。隨著無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的不斷優(yōu)化和改進(jìn)，基本實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償和連續(xù)性的無(wú)功補(bǔ)償，提高了油田企業(yè)的節(jié)能降耗效果。

4.2 變頻技術(shù)

隨著變頻技術(shù)的快速發(fā)展，特別是調(diào)速變頻技術(shù)的廣泛應(yīng)用，該技術(shù)已成功應(yīng)用于油田的抽油機(jī)和油泵等設(shè)備，達(dá)到降低設(shè)備相關(guān)動(dòng)力損耗的目的。將變頻技術(shù)應(yīng)用于抽水井后，節(jié)能率可以達(dá)到22%，效果明顯。在油田企業(yè)，潛水電泵采用變頻技術(shù)使能源利用率得到明顯提高，節(jié)約能源的同時(shí)也提高了油田企業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益。但是當(dāng)前大多數(shù)驅(qū)動(dòng)器是通用型的驅(qū)動(dòng)器，它們的適應(yīng)性和可靠性有些不足，這在一定程度上影響了變頻技術(shù)在油田電力轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用，但是仍然可以看到變頻技術(shù)在油田系統(tǒng)中的節(jié)能效果，變頻技術(shù)的應(yīng)用將是油田能源系統(tǒng)研究的重要工作方面。

4.3 其他節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用

除了上述兩種技術(shù)外，還有很多技術(shù)可用于油田的節(jié)能降耗。例如，直接驅(qū)動(dòng)螺桿泵技術(shù)通過(guò)永磁電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)螺桿泵，減少機(jī)械和皮帶減速機(jī)的應(yīng)用，達(dá)到減少抽油能耗的目標(biāo)；現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)還實(shí)現(xiàn)了智能油田管理。通過(guò)信息系統(tǒng)的有效應(yīng)用，可以及時(shí)共享油田開(kāi)采相關(guān)系統(tǒng)中的各種資源，有效利用信息系統(tǒng)促進(jìn)油田經(jīng)濟(jì)效益和能源效率的提高。在現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展中，太陽(yáng)能技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的各領(lǐng)域應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，油田企業(yè)也可以利用太陽(yáng)能技術(shù)來(lái)加熱原油收集和運(yùn)輸原油。

4.4 減少發(fā)電中的能源消耗

在發(fā)電階段，相關(guān)部門需要考慮使用可再生能源和低能耗的發(fā)電機(jī)組?？梢钥紤]使用風(fēng)能、太陽(yáng)能和其他可再生能源。使用火力發(fā)電時(shí)，選擇易燃的燃料作為發(fā)電的原料，以達(dá)發(fā)電效率。如果使用發(fā)電機(jī)發(fā)電，應(yīng)合理的提高油田采油發(fā)電機(jī)的工作效率，減少相關(guān)燃料的消耗。應(yīng)選擇在油田中使用適合的變壓器，不同的容量分配器有不同的能耗。油田應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)要求選擇合適容量的變壓器。變壓器電源的穩(wěn)定可以確保電能的有效利用，減少電能的消耗和損失。同時(shí)應(yīng)調(diào)整變壓器的使用數(shù)量，提高變壓器的工作效率。還可以使用并聯(lián)變壓器，一臺(tái)變壓器在正常工作時(shí)另一臺(tái)變壓器處于待機(jī)狀態(tài)，這樣有助于維持和提高變壓器的穩(wěn)定性，并確保變壓器運(yùn)行的效率。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著國(guó)內(nèi)外油田開(kāi)發(fā)力度和范圍的不斷增加，促進(jìn)現(xiàn)代油田企業(yè)的可持續(xù)綠色發(fā)展。為了提高油田生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率，油田企業(yè)相關(guān)的技術(shù)人員應(yīng)注重節(jié)能降耗技術(shù)在田機(jī)械中的應(yīng)用，并且技術(shù)開(kāi)發(fā)人員需要對(duì)節(jié)能降耗進(jìn)行不斷的深入研究和運(yùn)用，為我國(guó)油田企業(yè)的油田開(kāi)采奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。