樊庆海

(中国石化河南油田分公司采油二厂, 河南唐河  473400)

 

摘   要 ： 油田企业推广和使用节能新技术、新产品，开展“绿色低碳”强化节电措施，利用太阳能、套管气、谷电的多能互补方式，采用抽油机姿态控制柜、抽油机智能驱动节能稳产控制柜，达到节电的目的，实现“清洁、高效、低碳、循环”的绿色企业目标。

关键词：油田节能新技术；节电； 姿态控制柜；智能驱动节能稳产控制柜

中图分类号： TM7 文献标识码:  A 文章编号：1671-2064(2023)01-0015-03

 

 

古城油田位于河南泌阳凹陷北部斜坡带西部，大部分油井属于稠油区块，原油含蜡高、凝固点高，需通过使用电磁加热器加热才能顺利外输，造成耗电成本高。

习近平总书记在党的二十大报告中强调：“必须牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，站在人与自然和谐共生的高度谋划发展。”学习贯彻党的二十大精神，扎实推动绿色发展，促进人与自然和谐共生，共同建设美丽中国。

如何开展节电措施降低能耗，打造绿色低碳企业，实现企业良性可持续发展，古城油田积极宣传节能降碳和绿色发展理念、普及节能减碳知识、提升全员节能意识，培养勤俭节约、绿色低碳的生活方式、消费模式和生活习惯；积极推广节能降碳先进适用技术和产品，“绿色低碳，节能先行”、建设“清洁高效低碳循环”是绿色企业的需要。

本文重点探讨如何通过使用节能新技术、新产品达到节电的目的。

1.高耗电设备使用现状

（1）因油井含蜡高、凝固点高，外围区块32口油井需使用电加热+双空心杆热水循环工艺，解决油井结蜡、生产回压高的问题，需使用管道加热器解决原油外输的问题，对17口进高架罐生产的油井需使用电加热棒加热用罐车回收原油，造成用电成本高。

（2）电机运转不能根据油井生产状况实现自动调整，造成油井电力损耗加大。

（3）企业内电气设备老旧损耗加大，造成电力损耗加大。

（4）随着企业改制企业人员的减少，间开油井执行峰谷电价的难度加大不易落实。

（5）调参、调平衡开展不及时，机采效率提升难度大。

（6）生产生活中关闭电脑、空调不及时造成电力浪费。

2.节约用电创建绿色企业的具体措施

2.1使用太阳能、套管气等多能互补方式替代电磁加热器加热方案

现阶段油井采用的双空心杆热水循环系统由电磁加热器、离心泵、中频控制柜、储水罐等组成，目前加热循环系统日用电375度（其中：电磁加热器用电量310kW·h/d，循环泵65kW·h/d）。

2.1.1存在的问题

（1）加热能耗较高，且全时段加热。古城油田单井加热共32口，其中双空心杆13口，井口加热器12口，高架罐7口，未实现加热闭环控制，全时段加热，没有发挥出峰谷电价政策降本优势。 

（2）工艺参数需优化: 采出液加热参数的确定未考虑节能性和经济性，特别是冬季，加热参数设置较高，且井口保温措施差。

（3）套管气、太阳能等清洁能源没有优化利用，2021年4月对毕店区块套管气情况进行了一次摸底，其中部分油井套管气达0.2MPa，具备一定潜力，目前全部放空生产，另有一套太阳能装置因站内生产原因长期停用。

2.1.2方案目的和优化原则

（1）节能减碳：充分利用太阳能、套管气等清洁能源，替代一部分电加热用能；同时探索和优化偏远单井分段加热工艺，以解决高凝油井双空心杆防蜡和地面降回压能耗大的问题。

（2）减费：充分利用峰平谷电价差异化政策，发挥电价低的谷段加热蓄热功能，降低单井加热电费。

2.1.3工艺优化的基本原则

（1）多能互补原则：按照太阳能、套管气和电能等现有资源优先利用次序，优先利用太阳能和套管气，不足部分由谷电补充。

（2）投资节约和分阶段实施原则：利用井场闲置的储罐、太阳能装置、循环泵、分离器、管线和阀门等，利用以太阳能、套管气和电能互补的加热装置，保留信息化通信接口，实现无人值守。

 （3）安全平稳原则：在保证用电、用气安全的基础上，储能装置能够保证严寒冬季无太阳能、套管气补充情况下，仍能利用谷电平电保证油井安全平稳生产。

2.1.4方案内容

本方案利用闲置集油器为蓄热缓冲罐、以软化水为蓄热介质，按照套管气、太阳能和谷价电能优先利用次序，实现现有加热资源的储存与互补利用；并通过当前双空心杆生产工艺，以采出液出口温度为控制目标，对循环水泵进行闭环控制，实现生产参数的最优化，达到节能降本目标。

（1）用热平衡校核计算。以循环水回水温度为控制目标，增加变频器控制循环泵流量来实现空心杆加热的精准控制。采用时钟控制进行谷电加热，兼顾到太阳能、燃气补热共用一个蓄能器，加热温度目标温度预定75℃，水容积13m³。

（2）基本工艺流程。结合当前运行情况，简化流程，利用旧有40m³集油器作为蓄能器，以软化水为介质；改造双空心杆循环流程，再分别安装太阳能补热器、套管气燃烧器等。

2.1.5实施效果

（1）通过流程改造实施后效果良好，后期又对临近3口井流程改成，通过一套多能互补系统同时带动4口井，解决油井结蜡、生产回压高的问题，日可节电0.12万度，达到了节电降碳目的。

（2）经济效益。实施后，可根据气象条件、套管气资源情况，实现全年4种模式运行，即：

纯谷电、谷电+太阳能、谷电+套管气、谷电+太阳能+套管气：可节电36万度/a，节费27.72万元/a。

（3）节能与减碳

纯谷电：降碳17.8t/a；谷电+太阳能：降碳97.6t/a；谷电+套管气：降碳104.8t/a ；谷电+太阳能+套管气：降碳183.2t/a 。

2.2采用抽油机变频控制柜满足低产、低能井稳定、高效生产

油田部分低产、低能井的连续生产造成电力的无用消耗，古城油田积极引进采用机采工艺与自控技术高度融合的抽油机变频控制柜解决此问题。

抽油机变频控制柜基于常规三相交流异步电动机的变频控制技术，主要是在数据处理中心( DSP ）内建立完整的数学模型，以实时计算悬点位置，综合外部开关量输入的光杆每个冲次的基准信号，通过软件自动计算出光杆运行的上下止点，并作为变速运行的依据。该技术实现了对电动机的速度、位置、电流、扭矩、电压等电参数独立的闭环控制，可根据油井生产需要，控制电机的运转姿态，实现抽油机运行过程中全程变速运行：将每个冲次的运行分为10个时间段，可分别设置驴头上行速度、减速时间、上止点超低速运行时间、下行加速时间、速度、减速时间、下止点超低速运行时间等参数。

通过预设参数，有效地控制光杆在上下止点附近平稳的加、减速及低速运行，上下行过程中高速运行的状态，从而达到减少冲程损失提高泵效、减小抽油杆冲击载荷、减少抽油杆的偏磨、降低管杆故障、延长检泵周期的目的。满足油田低产、低能井超低冲次连续、稳定、高效生产的需要。

实施后可节电44%，古城油田对22口低产、低能井采用此技术，年可节电31.68万度，节费24.39万元。

2.3采用抽油机智能驱动节能稳产控制柜减少空抽造成能源空耗

对于低产低效井，能耗高和系统效率低的根本原因是供采不协调，即采抽速度大于供液能力，导致泵效持续下降，造成能源浪费大，甚至空抽造成能源空耗。

提升泵效是实现供采协调、降低能耗、提高系统效率最直接、最有效的方法和手段。提升泵效并把泵效持续稳定在合理区间，才能实现能耗最小化、产液量最大化、系统效率最优化。古城油田积极引进抽油机智能驱动节能稳产控制柜解决此问题。

抽油机智能驱动节能稳产控制柜特点原理：实现油田机采系统“供采协调、提升泵效和系统效率”的目标，无传感器本地闭环控制方式，利用“本地”：采集-分析-计算，适时调整运转动作，实现油井生产参数的最优化控制，无需依托互联网、也无需依托数字化平台，能够对所有环境下的抽油机进行智能化控制，“知快知慢、能快能慢；知转知停、能转能停”，直接采集电参数据、即时探知地层变化，适时调整运转姿态，精准控制电机快慢——实现恒定泵效合理区间的技术目标，以沉没度在合理位置下合理泵效的转矩特征作为控制依据，控制系统锁定该转矩特征的电参基准值，运行过程中通过自动调速纠正偏离该转矩特征的工作状态，实现恒定当前合理沉没度的最佳泵效状态的控制目标。

通过30口井使用效果，年可节电42万度，节费33.73万元，降低碳排放43.17tCO₂，节约标准煤53.1吨。

2.4采取其他技术节约用电的方式

（1）开展油井生产方式调整，推行峰谷错峰用电降低电费，根据油井状况实施间开措施，将间开井生产时间优先调整至0点至8点低谷时段开抽。

（2）实施油井线路无功补偿示范工程，对部分油井安装无功补偿柜，减少无功功率损失。

（3）推广应用抽油机高效电机、永磁电机和星三角智能转换等节能技术，2022年对67口老旧电机更换为节能电机。

（4）提高抽油机井机采系统效率，根据油井状况变化及时调参、调平衡，对热采高产井安装变频柜远程调参，使油井始终处于合理的生产状况，实现节电目的。

（5）对生活、办公楼配电室安装自动断送电设备，即每天下午下班后18:30自动断电、一分钟后自动送电，避免了员工匆忙下班后忘关电脑和空调造成的电力浪费。

（6）对生活矿区、计量站安装太阳能路灯替代传统的高耗能路灯，对办公室、宿舍安装LED节能灯替代老旧的日光灯。

3.结论

通过使用节能新技术、新产品的推广使用和“绿色低碳”强化节电措施活动的开展，2022年同比节约电量168万度，节费129.36万元，达到了节能降耗的目标，为创建绿色企业打下了良好的基础。

下一步将对有条件的油井继续推进使用节能新技术，特别是利用太阳能、套管气、谷电的多能互补方式，以“奉献清洁能源，践行绿色发展”为理念，全面建成“清洁、高效、低碳、循环”的绿色企业为目标，为油田企业推进全面可持续发展奠定绿色基础，实现“绿水青山就是金山银山”的中国梦。

 

参考文献

[1] 杨辉.浅谈油田地面工程节电技术策略,创建绿色企业[J].缔客世界,2020,(10):84+95.

[2] 马培静.油田采油技术中的节能技术研究[J].石化技术,2019,26(8):2.

[3] 陆重.探究油田采油技术中的节能技术[J].中国化工贸易,2019,11(06):178.

 

收稿日期：2022-11-23

作者简介：樊庆海（1969—），男，河南人，本科，副主任师，研究方向：石油工程。

 

 

Research and Application of New Energy-saving Technology in Oilfield Enterprises

Fan Qinghai

(China Petrochemical He'nan Oilfield Branch No.2 Oil Production Plant, Tanghe  Henan  473400)

Abstract:Enterprises promote and use new energy-saving technologies and products in oil fields，Carry out “green and low carbon” and strengthen energy-saving measures，Multi-energy complementary mode using solar energy, casing gas and valley electricity，Adopt pumping unit attitude control cabinet and pumping unit intelligent drive energy-saving and stable production control cabinet，Achieve the purpose of saving electricity，Achieve the green enterprise goal of “clean, efficient, low-carbon and recycling”.

Key words:new technology of oil field energy saving;save electricity;attitude control cabinet;drive intelligent energy-saving stable production control cabinet