機械采油系統(tǒng)節(jié)能降耗措施及應用
時間：2022-04-20 03:06:19
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摘要：機械采油系統(tǒng)是現(xiàn)階段我油田應用較為廣泛的采用工藝之一，伴隨我國石油產(chǎn)業(yè)進入開采末期，石油開采成本逐漸提高，石油企業(yè)為了滿足自身可持續(xù)平穩(wěn)發(fā)展的實際需求，需要全面降低生產(chǎn)成本，而采油設備的能源消耗是重要的成本點之一，課題基于常見的機械式采油系統(tǒng)能耗問題展開研究，在闡述現(xiàn)階段采油設備中存在的耗能問題后，提出對應的優(yōu)化策略。
于我國油田地質情況以及企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀決定，現(xiàn)階段我國機械式采油系統(tǒng)的是應用最為普遍的采油系統(tǒng)之一，機械采油系統(tǒng)對技術要求較低，設備工藝組成簡單，從操作以及維護角度相比其他采油系統(tǒng)都具有較大的優(yōu)勢，但其弊端也十分明顯，大型機械設備的能耗標準較高，同時能耗控制工作存在一定難度，導致采油成本中耗能成本一直居高不限，在采油成本上升原油市場低迷的今天，該問題更為突出。企業(yè)需要對投產(chǎn)設備進行全面的節(jié)能降耗管理從而全面提高自身經(jīng)濟獲取能力以及持續(xù)發(fā)展能力[1]。
1機械采油系統(tǒng)概述
1.1機械采油系統(tǒng)特征。機械采油系統(tǒng)是現(xiàn)階段我國油田應用較為普遍的采油系統(tǒng)之一，游梁式抽油機是其代表機械設備之一。機械采油系統(tǒng)種類較多，組成結構較為復雜。但多數(shù)系統(tǒng)可以分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個組成部分。其中硬件系統(tǒng)包括抽油機主體機械組成部分、抽油光桿、以及輔助采油及安全防護設備。軟件系統(tǒng)包括抽油機管理系統(tǒng)、參數(shù)檢測系統(tǒng)、信息系統(tǒng)以及工藝管理系統(tǒng)等等[2]。在生產(chǎn)過程中由抽油機主體中三相異步電機提供動力，通過減速箱游梁平衡塊等設備將電機提供的動能轉換為抽油光桿的上限運動，配合地下抽油泵體完成原油開采。機械采油設備一般安置于戶外，其工作環(huán)境十分復雜，在實際生產(chǎn)過程中難以保證設備按預定參數(shù)運行，電機工作溫度、機械設備的潤滑狀態(tài)、運轉狀態(tài)、平衡系數(shù)等因素，均會造成機械采油系統(tǒng)的能耗波動。1.2機械采油的能耗問題分析。現(xiàn)階段多數(shù)機械采油設備采用電能作為主要的生產(chǎn)能源，一般由三相異步電機提供動力來源，工作中電能消耗較為巨大，以大慶油田為例，根據(jù)大慶油田2018年末的能耗統(tǒng)計報告中，油田生產(chǎn)能耗中電能消耗占比54.18%。電機能耗的影響因素較多，與電機自身性能、與機械設備的功率匹配情況、機械設備的運轉狀態(tài)以及機械設備的平衡系數(shù)均存在一定聯(lián)系，因此對機械采油系統(tǒng)的能耗管理應從多角度進行，基于設備自身特定制定差異化的節(jié)能降耗防范，避免千篇一律的統(tǒng)一管理方法[3]。
2常用節(jié)能降耗技術
2.1螺桿泵采油技術。游梁式抽油機受設備機械原理決定，能耗較高，節(jié)能降耗措施效果有限，對其機械結構進行升級替換，是徹底解決高能耗問題的最佳方法。螺桿泵采油設備應運而生。與傳統(tǒng)游梁抽油機設備相比，螺桿泵的動力結構能源需求量更低，同時設備體積小，在制造成本、維護保養(yǎng)、故障排查等方面均有一定優(yōu)勢[4]。螺桿泵設備通過對應的控制系統(tǒng)可以對轉速進行精準調節(jié)，結合油層的儲量分析結果，設定最佳轉速可以有效避免能源的浪費，提高能源利用率。根據(jù)相關測試結果顯示螺桿泵能耗為傳統(tǒng)游梁式抽及設備的三分之二，配合其精準的機械能供給調控機制，理想狀態(tài)下可以實現(xiàn)二分之一以上的能耗節(jié)省，符合油田企業(yè)的發(fā)展需求。2.2間歇采油技術。間歇采油技術是近年來問世的全新節(jié)能技術之一，我國油田進入開采末期以后，多數(shù)油田儲量下降，在該地區(qū)采用間歇式采油技術采保障產(chǎn)量的同時也可以有效的解決能源消耗問題，這點在低滲透油田也同樣使用。間歇采油技術是一種生產(chǎn)控制技術，通過在采油作業(yè)中對扁動扭矩的合理控制，時間停機與開采間隔進行的全新生產(chǎn)模式，有效實現(xiàn)能耗的控制。通過實施井間歇采油后，產(chǎn)液結構進一步優(yōu)化，水淹水竄得到明顯抑制，油井產(chǎn)水率下降明顯，低液低效油井檢泵周期明顯延長，油井噸油成本明顯降低，綜合效益大幅提升。一是產(chǎn)液結構進一步優(yōu)化。通過強化低產(chǎn)低效井合理間開、周期采油、注采耦合等措施，優(yōu)化產(chǎn)液結構調整；二是油井綜合效益大幅度提升。2.3抽油機井上的技能技術。前文所述節(jié)能降耗措施需要較高的前期成本投入，對于已經(jīng)投產(chǎn)井數(shù)量較多的大型油田節(jié)能降耗改造中適用性較低。在抽油機設備中加裝節(jié)能設備以及技能電機等措施可以有效降低工程成本，適合大面的應用推廣具有更高的實用價值。游梁抽油機具有結構簡單、性能穩(wěn)定、技術需求低等諸多優(yōu)勢，但受其體積以及動力結構決定其存在能耗過高的弊端，對此類游梁抽油機可以進行動力結構優(yōu)化，根據(jù)實際地層產(chǎn)量調整期抽油機體積等方式進行結構優(yōu)化和改造，從而實現(xiàn)采油成本的降低[5]。在游梁抽油機原有動力系統(tǒng)中加裝職能變頻控制系統(tǒng)，也是實現(xiàn)節(jié)能降耗生產(chǎn)的有效途徑之一，通過加裝對應的變頻控制設備能有效實現(xiàn)抽油機能量傳遞以及能量轉換效率的優(yōu)化。智能變頻控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)有較大的差異，智能變頻控制系統(tǒng)具有更高的輸入可控性，可以再次返回到變頻器的直接環(huán)節(jié)，其電能利用率更為高效合理。同時還可以與電網(wǎng)的電源具有同樣的交流正玄波與使用濾波，實現(xiàn)電能的循環(huán)利用具有更高的節(jié)能以及環(huán)保價值。此外配合電磁調速電機，可以進一步提升節(jié)能效果。
3結束語
我國油田企業(yè)進入開發(fā)末期，受資源型企業(yè)發(fā)展特性決定，當石油資源逐漸匱乏時，企業(yè)必須面對經(jīng)濟獲取能力下降的發(fā)展危機，綠色節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為我國油田企業(yè)的發(fā)展主題。生產(chǎn)成本是油田企業(yè)運行成本中的主要組成部分，對此類成本的控制有助于企業(yè)降低整體生產(chǎn)成本，提高盈利能力以及發(fā)展能力。現(xiàn)階段油田采油設備主要為加密調整井、低滲井和傳統(tǒng)抽油機設備，文中提出了三種優(yōu)化此類設備能耗問題的措施及方法，但均存在一定的限制，需要進一步的開發(fā)完善。
參考文獻
[1]王青春.杏北油田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能管理與績效評價平臺的開發(fā)與應用[J].油氣田地面工程,2019,38(06):96-100.
[2]徐龍吟.試析油田生產(chǎn)節(jié)能管理及績效評價的研究與實現(xiàn)[J].中國石油石化,2016(S2):79.
[3]任重.油田生產(chǎn)節(jié)能管理及績效評價的研究與實現(xiàn)[D].東北石油大學,2014.
[4]劉李楠.冀東油田節(jié)能減排運行管理模式研究[D].北京化工大學,2014.
[5]張勇波,趙國海,楊華,戴永壽.油田生產(chǎn)節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)及其信息化管理的設計與開發(fā)[J].微計算機信息,2003(11):43-44.
作者:王起龍 單位:大慶油田第九采油廠