降低抽油机井地面能耗技术在安塞油田的应用

针对安塞油田抽油机井地面能耗高的生产现状,以节能降耗为目标,分析了机采井地面能耗高的影响因素,阐述了降低地面能耗的途径及措施.通过抽油机平衡优化、合理匹配电机、加强抽油机井生产管理等综合治理措施及无功补偿装置、节能型变压器、抽油机节电箱、集中控制节能装置、高效电机、节能抽油机等节能设备的应用,提高抽油机井配电质量、提高电机效率及提高抽油机效率,从而降低了安塞油田抽油机地面能耗.     

提高油田机采系统用能效率的措施

胜利油田1616口游梁式抽油机井的机采系统测试表明，游梁式抽油机井平均功率因数为0．461，平均系统效率只有28．59％．泵充满系统小于0．4的抽油机井占测试总井数的33％。分析显示．造成抽油机系统效率低的原因主要是：变压器与异步电动机之间匹配方式不合理，设备容量大，自身损耗大；占油田电机总量31．4％的Y系列电机的平均空载损耗大，为2.86kw：低产液井电机的冲次可调范围有限，受电机最低转度和皮带轮最小包角限制，其最小冲次仅可调到4次／min，但1～1．5次，min的冲次即可满足生产需要，造成能耗浪费。为此，开发应用新型抽油机脱动系统，抽油机电机负载率从15％提高到35％，平均有功节电率和无功节电率分别达到15％和80％；开发应用抽油机平衡度实时在线检测技术，实现节能降耗；开发新型永磁电机，以增大启动力矩，合理调节冲次。     

抽油机采用功率平衡标准实现节能

目前在抽油机井管理中普遍采用平衡标准是“电流平衡”，并认定电流平衡度在80％～120％之间抽油机就是平衡的。试验证明，真正判断游梁抽油机平衡的标准是“功率平衡”，即抽油机运行过程中，下冲程内电机平均功率与上冲程内电机平均功率相等。抽油机功率平衡既能实现节能目的，又能保证抽油机安全运行。胜利油田2008年7月开始进行抽油机功率平衡技术的试验及推广，2008年共调整抽油机功率平衡118井次，平均单日节电21．4kWh，平均节电率9．90％，取得了良好的节能效果。     

节点理论在抽油机系统节能中的应用

2004年大庆油田采油十厂机采系统能耗占全部能耗的43.56%,系统效率仅为6.0%。相关文献和资料表明:常规抽油机-有杆泵抽油系统中各耗能节点依照效率从低到高排序依次为电机、抽油泵、抽油杆、管柱、皮带、减速箱、四连杆机构和盘根盒。对能量传递过程中能量损失较大的电机、抽油泵、抽油杆和管柱的效率进行分析后,确定如下节能措施:更换节能电机和节能配电箱,提高电机效率;使用HY级高强度抽油杆代替D级抽油杆;应用系统效率优化软件对单井参数实施动态调整,包括冲次调整、冲程调整、泵径调整和泵深调整等。通过实施以上措施,大庆十厂机采系统能耗得到有效控制,总装机功率上升幅度与抽油机井年耗电增长幅度均低于井数增加比例,吨液机采耗电从2007年的51.05kW·h/t下降至2008年的50.62kW·h/t,系统效率从2007年的6.78%升至2008年的6.85%。     

抽油机超级节电器在二连油田的应用

华北油田二连分公司地处内蒙古锡林郭勒大草原,属高寒地区.目前油田的1005口采油井中,抽油机井557口,占55.4%,平均泵效42%,平均日产液9796吨.以最普遍的抽油机活塞泵泵径φ44mm、冲程3m、冲次5次/分计算,抽油机实际提液能力约为12569吨,相当有无效冲次30534次/天,占总量的22%.     

低渗透油田抽油机节能技术研究与应用

大庆西部外围低渗透油田具有“三低”特点,油层埋藏深,按照常规方法选配抽油设备,造成载荷利用率低,系统效率低,电机功率利用率低,严重制约油田开发效益。针对低渗透油田抽油机配置偏大,系统效率低、能耗高的问题,通过理论研究和统计分析的方法研究产液指数的变化规律,进而得出抽油机载荷的变化规律,调整低渗透油田抽油机选型技术界限;结合节能设备特性进一步完善功率等计算方法,实现节能降耗的目的。现场应用519口抽油机井,取得了较好效果,平均单井日节电60k W·h,单井系统效率提高了2.4个百分点,年节电552×104k W·h。     

游梁式抽油机节能技术改造综述(Ⅱ)

游梁式抽油机结构简单、性能可靠、使用方便,但是工作效率低,能耗大。文中以游梁式抽油机主要结构的节能为出发点,改造抽油机结构,优化设计方案,研发新型节能抽油机。摆杆式游梁抽油机适合大负荷、长冲程工况,在类似工况下可节电30%以上。下偏杠铃抽油机适用于中、长冲程抽油机的开发,综合节电率将超过20%。而天平式游梁抽油机可比常规游梁式抽油机节电35%~70%。由现场试验表明,各种抽油机节能效果明显。     

RS抽油机节能减速器在A油田的应用

A油田部分油井存在供液不足、泵效低、耗电高等问题。要提高油井泵效和节能效果,就需要降冲次。在成本、改造技术难度等方面对比了各种降冲次方法的优缺点,最终确定采用安装节能减速器的方法来降低冲次。在抽油机的电机和减速箱之间增加一套辅助减速装置即为节能减速器。减速器可大幅降低抽油机的惯性负荷,因此能起到一定的节能作用。介绍了节能减速器安装尺寸的确定方法。A油田在126口井安装、应用了节能减速器。安装节能减速器后,126口井平均消耗功率由3.526kW下降到3.000kW,综合节电率达到14.08%;系统效率由5.943%上升到7.116%;平均单井日节电13.2kW.h,预计可实现年节电60.7×104kW.h;抽油机运转较平稳,减小了惯性载荷,从而减少了抽油机的机械故障;优化了油井运行参数,提高了泵效,减少了杆管磨损。     

异步电机矢量控制技术在抽油机井的应用

针对大庆油田杏北开发区部分抽油机井机井能耗高、系统效率低等问题,试验应用异步电动机矢量控制装置,以降低抽油机井能耗,提高系统效率.矢量控制技术是通过理论算法将定子电流等效为励磁电流和转矩电流,使异步电机具有和直流电机相似的性能.该技术克服了普通变频器低速负载性差的不足,具有低速大转矩特征,实现了抽油机井软启动、负载跟踪、功率自动匹配和抽油杆运行轨迹优化.将矢量控制技术应用于不同产液、不同供液状况的抽油机井.现场应用结果表明:5口试验井均达到了节电、提效的目标,平均单井功率因数提高0.47,吨液百米节电率达19.5％,泵效提高4.1个百分点,系统效率提高6.7％;供液不足的井泵效大幅提高,低系统效率井系统效率明显提高.异步电机矢量控制技术的应用,为高含水后期油田的高效举升提供了技术支撑.     

胜坨油田抽油机井沉没度的优化分析

抽油机井的沉没度是影响泵效和系统效率的重要因素。一定的沉没度能够使产出液具有一定的能量,从而平衡掉压头损失,打开泵阀,进入泵内,在活塞的往复运动下举升到地面。沉没度的大小不仅影响到泵效大小,更影响到整个机采系统效率的大小。沉没度过小,自由气可能脱离而吸入泵中,影响抽油泵的排量系数,从而影响泵效和系统效率;沉没度过大,下泵深度就增大,杆管增长,造成冲程损失增加,系统总的举升负荷增大,这又会使抽油泵的排量系数降低,影响泵效。另外,增大沉没度就增加了原油中溶解的气量,溶解气在地面脱出后将引起原油的体积收缩,严重影响抽油机系统效率,使地面产量减小。所以,需要确定一个合理的沉没度值,实现泵效和系统效率最优。结合生产实际,合理优化不同作业类型下的抽油机井沉没度设计标准,为油田生产提供设计依据。     

电潜柱塞泵在低渗透油田的应用

肇州油田为低渗透油田,单井产量低,自投产以来一直采用抽油机—深井泵举升系统进行开采,存在理论排量过大、泵效低,杆系统断、脱、偏磨现象严重,机械结构复杂,系统效率低等问题。往复式电潜柱塞泵系统主要由直线电机、配套抽油泵、变频控制系统三大部分组成,举升工艺驱动方式由地面转向地下,地面无可动设备,减少设备管理工作量的同时降低了工人劳动强度;无杆举升克服了杆系统故障造成的检泵作业,消除了举升杆柱所需能耗。在肇413区块的现场应用试验结果表明:电潜柱塞泵举升可以满足油井的排量需求,平均泵效达到83.1%。电潜柱塞泵举升与抽油机举升相比,理论排量下降75%以上,平均节电65%,斜井节电可达85%;单井节省投资4.4万元,单井每年可降低维护运行费用1.1万元。建议今后在低渗透油田低产井加大电潜柱塞泵应用规模。     

有杆泵抽油机井节点能耗及系统效率优化仿真模型及应用

机采井能耗高、系统效率低,严重制约了大庆油田有杆泵抽油系统的高效运行和区块整体经济、有效开发,机采井的能耗分析与节能优化研究已成为油田节能工作迫切需要解决的问题之一.通过对有杆泵抽油机系统效率进行组成分析,把有杆泵抽油机系统分为电机、皮带、减速箱、四连杆机构、盘根盒、抽油杆、抽油泵和管柱8个节点,建立了能耗所占比重较大的电机能耗、抽油泵能耗、抽油杆能耗和管柱能耗仿真模型以及熵权模糊优化仿真模型.根据所建立的仿真模型和大庆油田某采油厂在用的4种机型的8个节点的测试资料,利用Visual Basic 6.0开发了有杆泵抽油机系统节点能耗和系统效率优化仿真软件.仿真计算结果表明,各节点损耗大小的次序为:电机＞抽油泵＞抽油杆柱＞管柱＞皮带-减速箱＞四连杆＞盘根盒.依据仿真结果,有针对性地进行抽汲参数优化,使抽汲参数更加合理.与优化前相比,抽油机井优化后的系统效率提高了4.74个百分点.     

油田机采系统整体节能潜力分析及优化

大庆油田第八采油厂为了实现"十一五"期间将机采系统单井日耗电降低在80kW.h/d以下的目标,对全厂新投产井和老油田生产井的机采系统进行了理论计算和现场情况分析,制定并实施了有针对性的节能措施。对于新投产井,利用最佳冲程和冲次校核载荷、扭矩,优选机型及装机功率,对抽油机、电机进行优化匹配。对20个新区块采油工程方案中2272口井采取优选节能措施后,平均设计载荷和装机功率分别降低了28kN、9.8kW,平均单井日耗电由措施前的85.7kW.h/d降低至65kW.h/d,累计节电5600×104kW.h。对于老油田生产井,通过采取优化抽汲参数、加强盘根盒管理、进行抽油机节能改造等措施,并试点应用了间歇采油技术、往复式潜油泵采油技术、智能抽油装置采油技术,使全厂机采系统平均单井日耗电、吨油电耗降低到了78.3kW.h/d、58.6kW.h/t,实现了节能目标。     

非节能住宅节能改造方案研究

基于矿区老式居民住宅楼冬季供暖单耗的考察、测试数据,遵循封闭式门窗抑制楼内热量向外扩散和外墙敷设保温层降低墙体热值传导系数的原理,制定出了铁法矿区老式住宅楼供暖节能改造总体方案。至2009年10月仅完成了该方案中的封闭式门窗增设工程,投资1 323万元,实现节省热值45.33 GJ/h,已供扩展挂网增收1 600万元。预计2011年10月全部完成节能改造总体方案,将完成总投资13 737万元,节省热值达99.32 GJ/h,供扩展挂网增收总额9 486万元,年增收取暖费2 134.35万元,经济效益和社会效益都十分明显。     

天津石化2号溶剂再生装置流程模拟与优化

以天津石化2号溶剂再生装置为研究对象,利用Aspen Plus软件建立稳态流程模拟模型,对影响装置能耗的各参数进行综合分析,研究塔压力、塔温度、回流量、胺液浓度、进料温度等参数间的相互关系,在保证塔顶酸性气和塔底贫液产品质量的前提下,以节能和经济效益最大化为目标,对装置操作进行综合优化。装置优化后,Ⅰ列再生塔(C-201)减少蒸汽消耗3t/h,Ⅱ列再生塔(C-301)减少蒸汽消耗5t/h,两列再生塔共节约蒸汽耗量8t/h。低压蒸汽价格按150元/t计算,装置全年运行时数按8400h计算,每年创造节能效益1008万元。同时,由于各机泵和空冷器的功耗下降,电单耗由1.97kW.h/t下降为1.36kW.h/t,下降了0.61kW.h/t,按照目前两列再生塔合计加工量达800t/h、电价为0.57元/kW.h计算,每年实现节电效益233.6万元。两者合计,全年共实现节能效益1241.6万元。     

双驴头游梁式抽油机悬点载荷及扭矩研究

双驴头游梁式抽油机是一种新型节能游梁式抽油机。在理论上,本文给出了双驴头游梁式抽油机悬点载荷计算公式及扭矩变化规律计算公式。通过双驴头游梁式抽油机与常规抽油机扭矩曲线及主参数的对比,结合大庆西部外围低渗透油田的双驴头游梁式抽油机特点,从应用上,分析了双驴头游梁式抽油机悬点载荷和扭矩的变化规律,说明了双驴头游梁式抽油机节能的优越性。     

采用冷采技术降低高凝油生产能耗

为了降低高凝油生产能耗,中国石油辽河油田公司沈阳采油厂采用化学加药、涂层管杆、井下双管掺水等冷采技术及配套工艺进行高凝油冷采生产。介绍了化学加药、涂层管杆、井下双管掺水等冷采技术的原理、设计要求、工作制度及实施效果。实施效果表明：2006～2008年,沈阳采油厂共计实施化学加药、涂层管杆、双管掺水冷采215口井,累计节电5897．5×10^4kW·h,累计创造效益4065．3万元。