浅析地面采油设备的节能管理与优化

2022-09-11

伴随着我国高速发展的经济, 能源紧张和环境污染问题变得越来越为凸显。国内的石油石化企业是一直都是能源消耗的大户, 因此在全国开展节能减排工作, 石油、石化企业责任重大。石油、石化企业要达到键能减排, 不可避免的要做到地面才有设备的节能管理和优化。这些措施一方面可以给企业公司带来很大的经济利益, 另一方面可以受过不小的社会利益。当前的开采情况来说, 多数油田都存在这油井自喷现象, 现在也可以说到了机械采油的时期阶段。对于石油、石化企业来说, 实现节能减排目标, 最直接、最有效的方法就是加强地面采油设备的节能管理与优化。怎样实现实现节能、降耗、降本增效, 是本文将要讨论的。

1 地面采油设备分析

1.1 主要的地面采油设备

主要的地面采油设备包括:抽油机、抽油泵、水力活塞泵、潜油电泵机组等。

1.2 地面采油设备的发展

伴随着油田的开采, 地面采油设备的需求量、投入量都迅速增加, 开发高效、节能、可靠性高的采油设备是石油机械工业的首要任务, 也是石油机械生产企业一直追求的目标。国外在采油设备的开发上和投入上都比较多, 研究时间也比较早。当前, 世界上生产采油设备的国家主要有美国、加拿大、英国、俄罗斯以及罗马尼亚等。国际上生产采油设备的公司有300多家, 其中以俄罗斯、美国的采油设备品种最为齐全, 技术水平也最先进, 在国际上应用范围较广。

我国已经有50多年采油设备制造的历史, 在这个历史过程中我们经历了修配、仿制、自足研发三个阶段。上世纪五十年代我们以进口为主, 修理装配为辅。从六十年代开始, 我们在仿制的国外产品的基础上进行试制, 如今我们已经能自行设计和制造自己的采油设备, 在实现自给的同时也部分产品销售到了国外。目前, 我国已有兰州石油机械厂、宝鸡石油机械厂、第二石油机械厂和第三石油机械厂等30多家大型的采油设备制造厂, 其中兰石、兰通等石油机械制造厂先后获得API商标使用许可证, 把产品出口到美国、加拿大等发达国家, 成功的将国产采油设备打入国际市场。

1.3 地面采油设备的节能现状

当前, 我国地面采油设备普遍存在设备老化, 科技含量低、能耗高、节能效果差的问题, 在节能方面与发达国家还有很大的差距。

2 地面采油设备的节能改进与优化

2.1 引进节能型抽油机

油田生产的一个重要环节就是提高抽油机系统的节能效率和管理水平。当前先进的节能型抽油机基本上都是通过改进当前抽油机的结构来达到能效的提高, 实现扭矩波动更加平缓, 最终实现电动机的工作效率的提高和能效的降低。

2.2 研发新型的发电机

通过对电机特性的性能进行改良, 提高电动机的工作效率的方法之一就是把电机性能与采油井的状况充分结合起来。比较广泛应用的的方式是用高转差率电动机和超高转差率电动机取代性能较低的常规转差率电动机。如此做法上可以极大限度的提高抽油机的工作效率和性能, 还可以达到很好的节能效果。我国国产超高转差率电动机在提高抽油机效能上表现比较出色, 但与国外同级别的电动机相比, 还有一定的差距。将高转差率电动机和超高转差率电动机应用到采油生产中可以有效解决“弱马拉大车”现状, 以最低的能耗实现最大的产出。

2.3 应用节能电控装置

采用节能电控装置, 油田设备节能改造和优化过程可以明显的实现节能效果, 同时采用节能电控装置还具有投入成本低、易操作的的优点。当前我国大范围使用的节能电控装置主要有间抽控制器、变频调速器等。

间抽控制器。抽油机工作时默认的是按照油井的最大抽取量进行抽取, 然而当油井出液量出现不足时会极大地降低泵效, 进而造成电能的大量的浪费。采用间抽控制器后, 油井出液量出现不足或者出现空抽的情况下, 间抽控制器就会关闭运行的抽油机, 当油井液量达到一定深度时, 间抽控制器就会再自动开启抽油机, 这样就能够最大限度的节省电量, 实现节能的目标。

变频调速器。以电力电子器件的制造技术和PWM技术以及大规模集成电路为基础的全数字技术的飞速发展, 为变频调速技术的发展奠定了坚实的基础。当前变频调速已经成为交流调速的主流。抽油机节能电控装置的一个重要发展方向就是采用变频调速器, 当前变频调速器已经在国际上广泛使用, 并且在我国的一些油田中也得到了运用。我国油田基本上都呈现出低渗、低孔、低压的等特征, 部分油井的地下渗透力远低于油泵排量, 采用实施间开制度可以有效的解决这些问题, 实现抽吸效率的提高和单位产量能耗的降低, 但这种方法会也有群点, 它会降低产油量, 影响原油供需。抽油泵其实是一种柱塞泵, 所以我们可以通过改变转速, 从而使油泵排量与油井渗透能力相适应。这样我们可以根据油井的出油量, 相应的调节电动机的转速, 以此来实现出油量的最大实现和能好的降低。相信随着以电力电子器件的制造技术及大规模集成电路技术的发展, 变频调速器的性能必将得到进一步的提高, 同时能耗也会进一步的降低。

2.4 其他方法

除了上述做法, 还有一种方法也可以达到节能的效果这就是改进泵效。还可以通过给油泵安装气锚装置的方式可以极大的提高油泵的容积效率。加强对地面采油设备的管理水平也是有效的方法, 我们要不断完善采油设备的保养制度, 定期对采油设备进行检查, 从而达到第一时间掌握采油设备的运行质态, 及时进行修护与更新, 从而提高采油设备的系统效率, 用来达到节能的目的。