外圍低產油田高效舉升節能示范區建設及效果評價

叢立華 （大慶油田有限責任公司第八采油廠）

外圍低產油田高效舉升節能示范區建設及效果評價

叢立華 （大慶油田有限責任公司第八采油廠）

受全球持續低油價的影響，某油田面臨形勢越來越嚴峻，尤其是外圍油田。為進一步提高機采系統效率，降低機采系統耗電，選擇某采油隊作為示范區，在前期實驗基礎上，規模應用電動潛油柱塞泵采油系統，與常規采油系統相比，舉升單耗大幅降低，同時在用人成本和維護費用上也有明顯降低。

外圍油田；示范區；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，生產規模逐漸擴大，低產、低效井治理開井，導致機采系統耗電量大幅增加，近年來機采噸液耗電呈上升趨勢。由于近幾年節能技術改造力度的不斷加大和精細節能管理的不斷深入開展，機采系統節能潛力越來越小。早期投用的節能設備節能效果變差，也面臨更新，投資需求將進一步增加，節能形勢日趨嚴峻。

1 目前機采系統存在的主要問題

1.1機采噸液單耗高

根據系統效率測試結果，2013年外圍油田抽油機井平均系統效率只有11.4%，遠低于老區水平。消耗功率雖然只有老區的40%左右，但由于產量差別更大，噸液耗電約為老區的6倍。

通過對舉升能耗構成分析，產量越低舉升井液的有效能耗所占比例越小，當產液量在4 t/d時，舉升井液的能耗僅占10%左右。

1.2桿管偏磨井作業比例高

外圍油田由于泵掛深等原因，桿管偏磨問題比較嚴重，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年偏磨檢泵對比統計

1.3地面維護成本高

抽油機地面設備傳動機構復雜，日常維護工作量大，且有相當部分油井位于村屯附近，抽油機井生產運行時有一定的安全隱患。為保證生產安全，每年要投入大量的人力物力進行安全措施的建設和維護，單井年均需投入維護保養費用約0.8萬元。一旦有洪澇災害，地勢低洼區內的抽油機井易受到水淹，無法保證正常生產，防洪和汛后恢復生產需投入大量資金。

2 建立高效舉升節能示范區

為降低運行能耗，提高低產油田開發效益，克服有桿泵系統桿管偏磨難題，保證安全平穩生產。通過優選某采油隊某1、某2、某3及某4開發區塊78口井建立電動潛油柱塞泵舉升示范區，集中規模應用該舉升技術，一方面以示范區為技術試驗平臺，加強技術攻關，提高電動潛油柱塞泵舉升技術成熟度，降低運行能耗；另一方面突破傳統抽油機管理模式，積極探索信息化管理模式，提高管理效率，積累管理經驗，為電動潛油柱塞泵舉升工藝在長垣外圍低滲透油田的規模應用提供示范作用。

2.1示范區現狀

某采油隊成立于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口抽油機井（八型機井60口，十型機井3口，六型機井15口）、14口電動潛油柱塞泵井及12口提撈井。78口抽油機井平均單井日產液2.4 t，日產油0.9 t，含水62.0%，動液面1248 m，沉沒度166 m。

2.2技術原理

電動潛油柱塞泵采油系統主要由潛油直線電動機、抽油泵、潛油電纜、地面控制系統等組成。工作原理：直線電動機定子在交流電作用下產生交變磁場力，動子在電磁力的作用下在定子內做往復直線運動，通過推桿與抽油泵柱塞下部相連接，驅動其做上、下往復運動，實現井液舉升[1]。

2.3電動潛油柱塞泵舉升工藝設計

1）抽油泵優選。目前某采油廠電動潛油柱塞泵井泵效為50%～80%。依據不同泵徑的排量計算公式，初選φ28 mm、φ32 mm二種規格抽油泵，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測

根據試驗區油井日產液量、舉升揚程范圍，優化運行參數，沖速3～4 min-1，泵效保持60%以上[2]。日產液小于2 t的44口井設計φ28 mm往復柱塞泵；日產液介于2～5 t的34口井設計φ32 mm往復柱塞泵。

2）油管優選。由于改造區塊原油物性較差，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）配電系統設計。電動潛油柱塞泵配套控制系統由變頻器、單片機、變壓器、整流器、開關管、檢測元件組成。通過單片機調節電動機的運動速度、舉升力；控制開關調整上行時間、下行時間、停留時間，調節電動機單位時間的往復次數。示范區根據已有配電變壓器型號設計380 V WFQYDB-Ⅱ型控制柜36臺，660 V WFQYDB-Ⅱ型控制柜42臺。

4）潛油電纜設計。由于直線電動機工作時電熱轉換損失大，發熱量大，優選潛油電纜絕緣材質為三元乙丙膠，耐溫達到120℃，型號為QYEN3 3×16/120（GB/T16750—2008）。同時，優選適用于27/8in（1in=25.4mm）油管的DLZS型雙聯電纜保護器，有效保護電纜。

5）井口優選。井口采用YDF24.5/65型電泵專用井口，主要技術指標為：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

2015年應用電動潛油柱塞泵78套，總投資2146.3萬元。根據現場監測數據，單井日節電78.0 kWh，78臺年可節電262.8×104kWh，節省費用167.7萬元。示范區用人減少27人，按每人每年工資及各項福利待遇12.8萬元計算，年可節省用人成本345.6萬元。電動潛油柱塞泵井地面無可動設備，無需日常維護，與抽油機井相比每年可節省維護費用0.8萬元，78口井年可節省62.4萬元。

4 結論

1）通過應用電動潛油柱塞泵將驅動方式由地面轉向地下，地面無可動設備，減少設備管理工作量，降低工人勞動強度，減少安全隱患。

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

3）電動潛油柱塞泵采用無級調參，使油井保持合理運行。

4）電動潛油柱塞泵舉升揚程和液量范圍有限，機組性能還有待于進一步提高。

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

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

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10.3969/j.issn.2095-1493.2016.08.021

2015-12-28

（編輯 李發榮）

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