油田企业低效用电分析与降耗措施
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摘要：油气集输系统指油气生产过程中原油及天然气的收集、处理和输送。从油井到计量站、接转站，再到联合站，形成了相互联系、成龙配套的地面工程系统。目前，在企业总体经营困难的情况下，降低企业电能损耗可以为企业带来巨大的经济效益，本文重点对集输系统、注采系统展开分析讨论，通过合理的设备选型，采用节能设备和精细用电管理模式，有效地降低系统单耗，实现节能降耗的目标，以取得更高的经济效益，保持油田企业稳定发展。
关键词：油田企业；节能降耗；精细用电管理模式；经济效益
1用电构成概况
辖区包括多种等开发类型，目前主要生产系统用电占到总电量93.2%，其中提液电量占37.2%，注水电量占46.3%，油气处理电量占3.9%，注聚电量占4.6%，注汽电量占1.2%。本文对注采系统和集输系统用电重点展开分析并提出挖潜措施。
2 集输系统用电分析与挖潜
油气在集输过程中的许多环节，有节能降耗的潜力可挖。本文通过对油气集输系统能耗影响因素及存在主要问题分析，提出了变频器节能降耗，利用单管循环流程优化节能，密闭集输流程改造降低油气损耗等措施，并分析了在生产中的应用效果。
2.1 原油集输系统能耗评价
（1）原油集输系统能耗评价的因素分析：按照原油集输系统能源消耗评价原则，应用新建能耗评价指标体系对原油集输站用能状况进行评价。具体思路如下：①通过注水系统平均效率和离心式、柱塞式注水机组平均运行效率这三个指标对比，分析注水系统能源消耗水平；②通过输油系统平均运行效率和输油栗机组平均运行效率两个指标进行关联。分析油气集输系统能源消耗水平；③通过锅炉系统平均运行效率对比，分析锅炉系统能源消耗水平。（2）能源经济效率分析。①通过含水原油液量综合用能单耗、净化原油油量综合用能单耗这两项指标对比，分析原油集输系统在实物产出上消耗能源量的高低水平；②通过含水原油用电单耗、净化原油产油量生产用电单耗这两项指标对比，分析在单位实物产出上消耗电力能源这一主要消耗能源量的高低水平；③通过注水用电单耗、集输用天然气单耗这两项指标对比，分析油田企业在単位服务量上（注水和油气集输）消耗能源量的高低水平；④通过上述所有指标的综合对比，分析油田企业在能源经济效率上的先后次序。
2.2 节电措施
2.2.1应用变频调速器降低输油泵耗电
（1）交流电变频原理。变频调速系统由整流器、滤波系统和逆变器三部分组成。在其工作时，首先将三相交流电经桥式整流为直流电，脉动的直流电压经平滑滤波后，在位处理器的调控下，用逆变器将直流电在逆变为电压和频率可调的三相交流电源，输出到需要调速的电动机上。因电机的转速与电源频率成正比，通过变频器可以任意改变电源输出频率从而任意调节电机转速，实现平滑的无极调速。（2）离心泵变频调速节能原理。离心泵变频调速是通过变频器的频率来控制输油泵电机的转速，从而达到改变泵的排量目的：变频器频率增大，电机转速增大，泵排量上升；变频器频率减小，电机转速降低，泵排量下降。在使用变频调速装置后，流量调节时泵出口阀门处于全开状态，使原来消耗在阀门上的泵管压差消除了，以降低输油泵电机运行电流，达到节能降耗的目的。（3）接转站外输油泵，通过更换安装变频控制柜，系统设置工频、变频切换功能。一旦变频出现出现故障，手動切换到工频档，在变频维修期间可以保证输油泵的运行，满足生产需要。
2.2.2改变泵的叶轮直径节能
在输油过程中，油量变化频繁，造成管压与泵压不匹配，出口阀门大量节流，浪费电能，通过切削叶轮或更换大小不同的叶轮，达到管压与泵压相匹配，降低能耗。叶轮直径（D）不宜切削过多，否则影响泵效。外径允许切削量与比转数Ns的关系如表所示。接转站主要在修泵更换叶轮时曾用过，效果良好。
2.2.3单管循环集输流程应用
油井来液通过分离器将油、水分离，通过一台螺杆泵将原油打入系统流程，分离出的水经另一台螺杆泵打入循环系统，作为掺水使用。变频控制装置通过分离器内双法兰液位计测出的最高液面和油水界面的变化，自动调节油路、水路螺杆泵的排量，以达到整个系统的平稳运行。
3 注采系统用电分析与挖潜
3.1 提液系统
提液系统耗电设备主要有电机、控制柜、抽油机、电泵、地面驱动螺杆泵以及井筒电加热设备。要有效节电，就要合理匹配油井供排液关系，通过油井举升参数优化匹配以及油井耗电设备节能技术改造，降低能耗。具体措施就是：
（1）是从油藏、井筒二方面入手制定相应的措施
①油藏方面：可通过注采调配，达到改变液流方向的目的，改善油水井供排关系，提升动液面，保证合理的地层压力。此外针对油层发育好，历史上有高产情况或邻近井为高产井但由于出砂堵塞油层造成油井不供液假象的油井采取高压解堵措施，提升油井动液面。
②井筒方面：要探索相配套的低能耗举升工艺及杆管组合。对油井的各项生产参数进行优化设计，充分发挥油层和抽汲设备的潜力：对潜力油井实施大泵提液，同时配合参数优化，实现油井工作制度的最优化，达到既上产又节能目的；对供液差、油稠井，通过作业措施转下螺杆泵；对特殊油井采取稠油井筒加温降粘工艺、电热杆配套泵上掺水工艺、双泵采油工艺、射流采油工艺、空心杆掺水工艺、双管采油工艺、空心杆密闭循环掺水等工艺。
（2）广泛应用“能耗最低和系统效率评价”系统按照“大泵径、长冲程、慢冲次”的原则，在满足油井产量的前提下，以能量消耗最低或机采成本最低为原则，以“机采系统优化设计技术”中“理论输入功率”的计算方法为基础，以油井降耗率为核心分析评价指标，建立能耗潜力评价分析机制。
R=（1-P最佳/P目前）*100%
R —降耗率；
P目前 ——目前生产状态下的机采系统输入功率，kW；
P最佳——相同产量下能耗最低机采系统对应的输入功率，kW；
R值（“降耗率”）的范围为0～100%。R值越小，该井的节能潜力越小；R值越大，该井的节能潜力越大，用“降耗率”作为油井（区块、油田）能耗管理、评价、考核的标准，并结合该系统评价结果，自行实施单井优化改造，可有效地提高油井的降耗率。
3.2 注水系统
油田注水系统主要由水源、注水电机、注水泵、调节阀、注水管网（注水干线、支干线）、配水间、注水井等组成。除了有效能量外，注水系统能量要消耗在电机、注水泵、调节阀、注水管网、注水井处，其中注水泵能耗（包括调节阀节流能耗），是注水系统能量消耗的主要节点，因此节电的核心合理布局管网，通过注水泵和供水管网的匹配平衡各注水站的供水量，达到提高注水泵效率，减少注水能耗的目的。
①优选大排量离心式注水泵：大排量离心泵过流面积大，阻力小，容积损失和水力能变换损失小，泵效比小排量高。可根据注水压力、注水量变化情况，优化注水站运行参数，实现注水泵的合理匹配，最大限度地提高注水系统效率。②优化调整注水管网布局：可以减少注水干线、支线的水头损失（管网沿程损失、局部损失），降低注水压力和单耗，实现节能的目的。③及时调整优化注水站供水负荷，匹配注水泵：及时跟踪各注水站动态运行情况，针对注水量的变化情况，及时调整注水站的开泵台数，达到与外部管网水量需求的优化匹配，实现节能降耗。④利用现有的工艺流程和技术消除节流点：定期应用物理清洗技术，实施注水干（支）线、单井管线除垢工作，可以降低管网损耗，减少管网效率下降。。总之，油田在特高含水阶段，在产能建设与电量控制矛盾日益突出的情况下，只有坚持“理念节电、管理节电、技术节电”，精细用电管理模式，通过产业结构调整，才能达到减少低效不合理用电，降低系统单耗，实现节能降耗的目标。
参考文献
[1]文海涛，李夫银. 油气田企业电力设备节能降耗措施研究与应用[J]. 设备管理与维修，2017（8）：31-32.
（作者单位：油气集输总厂公共事业管理中心）
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