探讨大庆油田抽油机节能改造发展趋势.doc

18W1-2
研究抽油机经济寿命
探讨大庆油田抽油机节能改造发展趋势
武卫东，金东明
（大庆油田有限责任公司 采油工程研究院）
摘要：抽油机采油已成为大庆油田主要采油设备，但抽油机老化现象比较严重，造成设备利用率低、能耗大，后期维护性费用高。分析抽油机经济寿命和现有老井抽油机现状可知，更新改造抽油机还有较大的空间和潜力。为此在现今油价不断上涨的形势下，提出抽油机节能改造发展趋势，适时抓住有利时机，对老化严重的抽油机进行及时更换显得尤为必要。
关键词：抽油机经济寿命；节能改造；发展趋势
1 大庆油田抽油机井节能现状
1.1 抽油机井设备老化现象严重
截止2005年底，大庆油田共有机采井37563口，其中抽油机井33117口，占所有机采井的88.2%，抽油机成为大庆油田的主体采油设备。但这部分井设备状况并不好，统计大庆油田使用15年以上的抽油机6954台，占抽油机总井数的21.35%，油田举升设备老化比较严重，造成设备利用率低、能耗大，后期维护性费用高。如采油三厂水驱在用抽油机1766台，其中使用年限15年以上的503台，占抽油机总井数的24.8%；10～15年的696台，占抽油机总井数的34.3%；应用10年以上的抽油机占三厂抽油机总井数的61.1%，这部分抽油机老化严重，多数为淘汰机型，有的机型制造厂家已不生产，无配件供应，在运行过程中利用率低，能耗大，维护性费用高。
1.2 抽油机井耗电指标较高
2005年年底，大庆油田所有机采井年均吨油耗电86.76kWh，吨液耗电7.62kWh。其中抽油机井耗电最高，2005年吨液耗电量为9.3kWh，年耗电量为29.6´108kWh，占当年所有机采设备总耗电量的75.9%。相当一部分抽油机由于机况不正常存在着能耗大的问题，以采油三厂为例，存在机况问题共有321台，占抽油机总数的16.36%，占服役10年以上抽油机的29%，有53台无法上调参数，平均流压7.21MPa,平均液面119m，影响措施上产和机采井运行指标，估计少产液535t/d，少产油55t/d。
1.3 部分抽油机设备存在大马拉小车现象
统计24067口抽油机井的调查资料得出：电机功率利用率小于20%的井12262口，占调查井的50.95%，存在大马拉小车现象。一是部分新投的外围和三次加密调整井产能低；二是由于机采设备是按满足油井长期需要配置的，部分井在投产初期的一段时间内机型和装机功率偏大，造成能耗偏高，电机功率利用率低。
面对大庆油田机采井数持续增加，综合含水不断上升的不利局面，为控制生产成本及降低吨油、吨液耗电指标，采油工程系统虽然积极探索节能新途径，取得了一定进展，但从长远创建百年油田目标上还需不断努力，加大抽油机的更新改造力度。
2抽油机井节能改造的潜力分析
2.1 对经济寿命超过10年的抽油机进行更换，以减轻设备老化和能耗加大的现象
通过分析发现，抽油机费用随着设备使用年限的延长而增加。抽油机使用初期运行费用比较低，以后随着设备逐渐陈旧，性能变差，维护费用、修理费用、能源消耗等会逐步增加。与此同时抽油机的价值逐渐减少，资产占用资金应计利息也会逐步减少。随着时间的递延，运行费用和持有费用呈反方向变化，两者之和（平均年费用）呈马鞍形，这样必然存在一个最经济的使用年限（图1）。
费用
持有费用
运行费用
平均年费用
使用年数
图1 抽油机运行费用示意图

表1 抽油机经济寿命计算表 （单位：104元）
使用年限
运行成本初始值与其劣化值之和
年末
残值
运行成本及
其劣化值的
年平均值
年平均
设备费用
年平均
总费用
1
9.10
10.99
9.10
2.34
11.44
2
9.20
9.89
9.15
2.12
11.27
3
9.40
8.79
9.23
1.99
11.22
4
9.70
7.69
9.35
1.77
11.22
5
10.10
6.59
9.50
1.65
11.15
6
10.60
5.50
9.68
1.33
11.01
7
11.10
4.40
9.89
1.11
11.00
8
11.70
3.30
10.00
0.95
10.96
9
12.40
2.20
10.37
0.87
10.87
10
13.20
1.87
10.12
0.73
10.84
11
14.10
1.54
10.25
0.70
10.96
12
15.10
1.21
10.96
0.72
11.68
13
16.20
0.88
11.68
0.60
12.29
14
17.40
0.55
12.09
0.54
12.63
15
17.50
0.22
12.45
0.44
12.89
①
②
③

⑥=④+⑤
以技术无进步条件下的CYJ10-3-37HB型抽油机为例，其原始价值为122000元，物理寿命为15年，运行成本初始值中维护费为11000元、能耗费为80000元，各年运行成本初始值与劣化值之和及年末残值见表1。
通过计算，使用该抽油机的年平均总费用在使用年限为10年时最低，其值为10.84万元，故该抽油机的经济寿命为10年。因而可考虑对经济寿命超过10年的抽油机进行更换，以减轻设备老化和能耗加大的现象。
2.2 提高节能抽油机及配套设备的应用比例还有较大空间
截止2005年底，大庆油田在用节能抽油机4624台，占装机总数的13.96%. 节能型抽油机比常规型抽油机平均节电率可达22%，平均年节电1.73´104kWh。在用节能电机10334台，约占电机总数的31.2%. 根据现场测试结果，采用节能电机，节电率可达15.64%，平均单井年节电1.1×104kWh。为减缓设备老化严重、维修率高、能耗大的问题，适时更换节能型抽油机还有相当大的空间。
2.3 功率利用率低的老井抽油机作为降能耗改造重点的潜力较大
通过对21462口抽油机井的系统效率测试，老区系统效率低于20%的井约为10510口，占老区统计井数的52.94%，外围系统效率低于10%的井约为885口，占外围统计井数的55.0%，可见老井抽油机采取节能措施的潜力具有相当大的空间。
2.4 加强日常节能措施管理和系统效率优化软件的应用，可提高举升能耗
抽汲参数优化是改善设备运行状况、降低机采能耗最直接、最经济的手段。一是针对供液不足井，采取换小泵、下调参等措施，保持合理沉没度，提高系统效率；二是针对供液能力较强的井，换大泵时合理上提泵挂，控制举升负荷；三是对供排关系平衡的井，在保证产量稳定的前提下，采用长冲程、慢冲次或换大泵降冲次等合理优化参数匹配措施，减小交变载荷，降低举升能耗。同时在抽油机井上，为提高措施优化效果，应积极推广完善抽油机井系统优化设计软件，加强抽油机井的动态管理，协调好油井的供排关系。
3 抽油机节能改造发展趋势探讨
(1)分析研究抽油机的技术经济状况及功率利用率可知：将老区系统效率低于20%，外围系统效率低于10%，使用超过10年经济界限的抽油机井作为降能耗改造重点，今后5年更换为节能型抽油机可达5000台，节能电机9000台，节能控制箱4400台，预计5年节电1.2×108kWh。
时间/年
图2 节能措施前后抽油机吨液耗电预测趋势图
吨液耗电/kWh
(2)新井基建结合产能预测结果，优先选用节能设备，规模应用。根据大庆油田今后五年开发规划基建20861口油井的安排，考虑油井全过程采油需要，可安装节能抽油机14000台，节能电机18000台，预计5年节电1.7×108kWh。
(3)今后5年在日常管理中通过换泵、调参、上提泵挂等节能调整措施约为32000井次，预计节电2.45×108kWh。利用优化软件对地面、地下参数实施优化整体设计等节能措施13000口井，预计节电1.6×108kWh。
(4)通过一系列节能措施的整合改造，今后5年抽油机每年平均节电1.4×108kWh，吨液耗电由2005年的9.3kWh下降到2010年的8.95kWh。
4
五、 结论及认识
(1)抽油机设备老化比较严重，造成设备利用率低、能耗大，后期维护性费用高，面临越来越严峻的节能形势，在油价不断上涨的形势下应抓住有利时机对抽油机进行更新改造。
(2)通过对抽油机经济寿命和现有老井抽油机现状分析研究可知，更新改造抽油机还有较大空间和潜力。
(3)探讨抽油机节能改造发展趋势可知,采用节能措施后,今后5年抽油机年均节电1.4×108kWh，吨液耗电水平呈下降趋势。

审稿： 王群嶷 编辑：刘桂玲

作者简介：武卫东(1966—)，女，采油高级工程师，从事采油工程规划及研究工作。