提高油田五大系统效率专题ppt课件.ppt
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1、提高油田五大系统效率专题,目录,一、油田主要技术经济指标二、油田五大系统的关联性三、能耗分布关键部位及主要问题四、提高油田五大系统效率的关键技术五、综合提效措施建议,一、油田主要技术经济指标,随着我国东部大多数油田逐步进入高含水期,能耗在油田生产成本中的比例不断上升,如中石化某油田1989年采油成本为171元/吨,而到1999年为803元/吨,年平均增幅16.7%。,2000年中石油油田分公司生产与能耗指标,油田地面生产直接能耗占生产中能源总量的7%。油田地面生产能耗费用占地面操作成本的35%。生产能耗由97年2350MJ/t上升到3394MJ/t,上升30%。,一、油田主要技术经济指标,国内
2、外油田的主要经济指标,一、油田主要技术经济指标,二、油田五大系统的关联性,高含水期油田原油生产主要是以油藏为核心的注采循环过程,油藏的动态特性决定原油生产的最小能耗,在最小能耗一定的情况下,原油生产成本,是由油田机采、集输、注水、供热和供电系统的效率决定的,同时,这五大系统又存在一定的相互制约关系,从系统工程的角度出发,对配套系统进行优化调整,将成为今后节能工作的重点方向。,油田五大系统结构关系图,二、油田五大系统的关联性,注水量与原油产量之比是油田能耗的关键参数。水油比越大,机采、注水、集输、配电系统的能耗和污水处理成本越大。注水参数、油井参数、油藏措施及时优化调整,解决无效注水问题是降低原
3、油生产成本的捷径。应加强单井计量,提高计量精度。,二、油田五大系统的关联性,变压器容量、空载损耗、短路损耗、有功负载、功率因数对网损率的影响曲线图,机采系统电机负载率低,大部分在20%左右,功率因数低、线路复杂且分散、电容补偿困难,对配电系统损耗影响大。变压器运行易偏离高效区,机采、注水、集输等系统改造后需要调整。,二、油田五大系统的关联性,油井回压降低,载荷也随之降低,原油产量、举升效率、泵效相应逐步上升。 机采系统效率约为输油系统动力利用率的一半。密闭集输工艺能够有效降低油井回压,压力利用率高。稠油降粘输送也具有较好的经济效益。,二、油田五大系统的关联性,某油田生产吨油总能耗2055.5M
4、J/t,耗电123.8kW.h/t。机采、注水、集输、热采和配电系统能耗占总能耗90%以上。集输、热采应作为节热的重点系统。注水、机采、配电系统作为节电的重点系统。,三、能耗分布关键部位及主要问题,三、能耗分布关键部位及主要问题,机采系统关键部位: 地面电机配套。 抽油泵效率。 抽油杆、油管损失。,机采系统存在的主要问题:电机负载率、功率因数低,电机损耗30%左右。抽油泵泵效衰减速度快。部分油井运行参数不合理。部分油井偏磨、出砂问题严重。,机采系统节能潜力:机采系统优化。节能电机和节能抽油的应用。防偏减磨技术的应用。高效防砂泵的研究应用。,三、能耗分布关键部位及主要问题,高含水期集输系统关键部
5、位:加热炉。原油不加热预分水设备。电脱水设备。站内脱水工艺流程、装备。,集输系统存在的主要问题:加热炉运行热效率低。原油一次处理达标率低、不达标原油回掺量大。被加热原油含水率高。破乳剂低温性能差。原油不加热预分水工艺不完善。老站设备散热损失大。,集输系统节能潜力:低温高效破乳剂的研究应用。高效分水设备的应用。提高加热炉运行效率。容积式脱水泵及其变频控制技术的应用。优化脱水工艺流程,减小原油回掺处理能耗。老站关键设备的保温。,三、能耗分布关键部位及主要问题,污水处理系统主要问题:大量从地层到联合站来回循环的污水循环量增加,污水性质变差,超过原处理系统和设备的能力,并使能耗增加;污水回注、外排不达
6、标。,污水处理系统主要消耗指标,三、能耗分布关键部位及主要问题,注水系统关键部位:注水(聚)泵效率、泵管压差损耗、配水间节流损耗。,注水系统存在的主要问题:注水泵不在高效区运行。单井注水压力差别大、分布不均匀、注水系统单一。泵管特性不匹配。,注水系统节能潜力:对注水系统进行优化。采用分区注水、单井增压技术。大小泵匹配、无节流变频控制。注水泵拆级、切割。注水泵运行的优化控制。,三、能耗分布关键部位及主要问题,热采系统关键部位:注汽系统和注汽站。注汽管网的保温。,热采系统存在的主要问题:注汽锅炉效率低于设计值。注汽管网热损失普遍超标。注汽负荷低于额定负荷,给水泵回流损失大。,热采系统节能潜力:提高
7、注汽锅炉效率和蒸汽干度。采用新型保温材料,降低输汽管线热损失。减小给水泵回流引起的电耗。研发或引进井下蒸汽发生器,三、能耗分布关键部位及主要问题,配电系统综合网损率在10%左右。,配电系统关键部位:变压器、配电网、电动机。,配电系统存在的主要问题:变压器陈旧,非经济运行,损耗高。电网结构不合理,随用电负荷不断增大,线损也随之增加。用电设备负载率及变压器负荷率均较低,功率因数小,无功损耗大。油井电机电容补偿困难。,配电系统的节能潜力:配电网优化运行。高压分散补偿技术的应用。节能变压器的推广应用。高转矩节能电机、永磁节能电机或节能控制箱的推广应用。,四、提高油田五大系统效率的关键技术,1、机采系统
8、地面工程节能配套技术2、提高井下效率配套技术,3、注水管网优化技术4、注水泵节能技术,5、原油密闭集输处理技术 6、高含水期不加热脱水技术7、提高加热炉炉效技术8、容积式脱水泵的应用及控制,9、注汽锅炉提高炉效技术,10、节能变压器及智能补偿技术的应用,1.1节能电机的推广应用,目前推广应用的节能电机有超高转差率节能电机、稀土永磁电机、变频调速电机等。节能电动机与普通电动机相比,机械特性有所改善,能较好地适应抽油机井的变负荷工况,电机额定功率普遍降低,负载率趋于合理,电机节能效果明显。,1、机采系统地面工程节能配套技术,永磁节能电机启动转矩大,与同规格感应式电机相比,节能28个百分点。,感应式
9、电机,永磁节能电机,抽油机电机性能对比,机采系统节能降耗技术研究与应用,功率因数,转矩倍数,额定效率,0.4,1.8,90%,永磁电机与普通电机性能比较,机采系统节能降耗技术研究与应用,9.13%,6630kw.h,5833kw.h,单井月耗电,平均节电率,127台YQZ系列电机统计数据,机采系统节能降耗技术研究与应用,3604kw,2412kw,装机总额定功率,平均额定功率,34.7kw,20.3kw,负载率,系统效率,21.04%,应113台同步稀土永磁电机效果对比,29.6%,机采系统节能降耗技术研究与应用,实测稀土永磁同步电机节电率为10%18%。,应用超高转差率电机, 可降低40%供
10、电容量,网损减少60%,节电5%30%。在用约600台,实测节电率为5%15%。,现场有些节能电机的节电率较低,主要原因是电机的负载率低,节能潜力没能充分发挥,需要加强电机的测试和管理,及时解决电机的欠载问题。,1、机采系统地面工程节能配套技术,目前推广应用的节能抽油机主要有异相型游梁抽油机、链条式抽油机、皮带式无游梁抽油机等,节能抽油机的优点主要在于:改善负载特性,减少对电机的冲击,降低电机配置,提高地面效率;改善抽油机的工作特性,增大抽油泵的充满度,降低机械冲击,提高井下效率。,1.2节能抽油机的推广应用,应用异相型游梁机,系统效率可提高2.5%-4%。,应用链条式抽油机,可省电30%-5
11、0%,总机效率高,皮带式无游梁抽油机平均泵效67.3%,而游梁机平均泵效42.8%,1、机采系统地面工程节能配套技术,考虑高含水期稠油、含气、斜井、出砂对机采系统的影响,通过优化油井设备配置和生产参数,平衡机采系统效率与合理产量的关系,最终实现综合经济效益最大化、提高机采系统效率和节能降耗的目的。应用软件对油井进行优化,井下效率可提高到60%以上。,2 、提高井下效率配套技术,2.1 油井生产系统优化设计,2 、提高井下效率配套技术,特种抽油泵是针对不同的井况而研制的具有特殊性能的抽油泵,用于延长高泵效生产周期、提高井下效率。,2.2特种抽油泵的研制与应用,长柱塞防砂抽油泵是环空沉砂结构与长柱
12、塞短泵筒结构的有机结合。具有防砂卡、防砂埋、防砂磨等功能。该泵现场应用4000余井次,防砂卡、防砂埋成功率达98%以上。据616井次统计,油井的平均免修期提高一倍以上,平均泵效提高8.1%,最长生产周期达914天。,2 、提高井下效率配套技术,等径柱塞抽油泵采用独创的等径刮砂柱塞结构,消除了砂卡、砂磨的根源,具有上行刮砂,下行冲砂的特性;延长了油井的高泵效生产周期。现场应用400多台。 有杆抽稠油泵采用液力反馈结构,在抽油杆下端提供一个向下动力,克服抽油杆下行摩擦阻力,避免下部弯曲。现场应用后,使许多普通泵难以胜任的稠油井,保持高效生产。,2 、提高井下效率配套技术,2.3防偏磨、减磨技术研究
13、应用,重新认识杆柱上托力的作用,转变磨损对象扶正杆管,自身耐磨寿命一年以上,井例 GD1-14X910井为斜井,杆管全井偏磨严重,以往作业周期为3个月左右,2002年10月27日经优化设计后采用抗磨副、防弯加重杆及液力反馈泵进行作业,2003年6月因供液不足再次作业,除换泵以外,原杆柱及抗磨副、加重杆又最新下井使用,工作至今。,2 、提高井下效率配套技术,3、注水管网优化技术,孤六注实施分压注水后。注水系统效率由41.02%提高到52.16%,注水单耗降低了0.81kWh/m3,年节约电能414104kWh,折合人民币211万元。,胜坨油田实施增压注水技术后,一方面确保了系统降压后高压井仍能完
14、成配注,另一方面提高了系统效率6.1%,单耗降低了0.45 kWh/m3,年节约电费1030kWh 。,泵排量与配注量不匹配注水泵运行效率低,4、注水泵节能技术,提高注水站效,4.1 注水泵型匹配组合技术,针对注水量相对稳定的注水泵站,为减少离心泵偏离高效点运行或高压水回流造成的能量浪费,采取大小排量或不同泵型的匹配组合,使注水站能力与站属注水井的注水量相适应。 滨六注所属井配注水量8600 m3/d,原运转2台DG250型泵,总排量为10293m3/d,每天有1693m3高压水回流入罐,造成较大的能量损失。后增换2台小排量的DF140型泵,开大排量的DG250型及小排量的DF140型泵各一台
15、,排量为8621m3/d,满足了配注量的需要,每天减少高压回流水1672m3。,4、注水泵节能技术,4.2 注水泵撤级技术,当离心泵平均泵压比注水干线需要压力高出2.0MPa以上时,撤级改造是老油田离心泵节能降耗的主要措施。 孤四注实施撤级前,注水泵节流压降高达2.05MPa,配水间平均节流压降约1.95MPa,总压降高达4 MPa。98年7月将DF300离心泵由9级撤为7级运行,注水泵运行压力由原来的13.25MPa降低到9.25MPa,泵出口节流损失由2.05MPa下降为0.25MPa,使运行泵压、注水干压趋于合理。系统效率由实施前的30.11%提高到50%,注水单耗降低了1.81 kWh
16、/m3。,4、注水泵节能技术,当不足以撤级而泵的压力偏高时,宜采用车削叶轮的方法来改变泵的性能参数。试验研究表明,叶轮切削在5以内,泵效基本不变;比转速越低,切削叶轮对泵效的影响越小,可切削的范围更大。 孤东三号注水站的DF300150型离心泵,叶轮切削前的泵压高出注水所需的泵压0.8MPa,车削后,泵的叶轮外径由335mm变为326mm,泵压由15.3MPa降为14.5MPa,功率为原功率的0.92。,4.3 注水泵切削叶轮技术,4、注水泵节能技术,4.4 注水泵变频控制技术,大庆杏南油田注水系统有注水站7座,注水泵19台,泵管压差平均为0.21.4MPa,注水单耗为6.1 kWh/m3。采
17、油五厂99年11月在处于系统中心的杏五注安装了1套美国AB公司的2240 kW高压大容量变频装置,投运后,系统运行基本稳定,注水单耗由6.04 kWh/m3下降到5.81 kWh/m3。,孤三注干线压力降低为12.0MPa,注水泵拆一级,泵出口额定压力为12.8MPa。应用高压变频控制技术后年节约电费63万元,投资回收期约4年。,采用变频技术控制往复泵的排量是避免回流、降低注水单耗的有效方式。河口罗北站应用变频技术后,系统效率提高了11.3%,注水单耗降低了0.40kWh/m3。,4、注水泵节能技术,通过在线采集机组的技术参数和泵效自动寻优控制、保证机组高效安全运行。目前已有16座注水站应用该
18、技术,平均干线压差降低0.59MPa,泵效提高5.2%,注水单耗,降低了0.31kWh/m3。,4.5 注水泵站状态检测调控技术。,4、注水泵节能技术,我国陆上油田油气集输损耗为1.9%,浪费十分惊人,原油密闭处理输送工艺是降低油气集输损耗,提高集输系统效率的有效途径。胜利油田实现原油密闭处理集输工艺的方式主要有以下几种:一是应用SD油罐气微压自控回收装置,回收原油储罐的挥发气,二是应用变频控制技术实现密闭分输工艺,三是应用混输泵,实现密闭混输工艺。,5、原油密闭集输处理技术,SD油罐气微压自控回收装置是胜利油田的专利产品。该装置能及时跟踪油罐气压力的变化,自动调节压缩机的循环启停和转速,全自
19、动闭环控制油罐压力。可实现油站、水站一体化密闭。,5.1 SD油罐气微压自控回收装置,抽气能力:100050000m3/d; 控制压力:250350Pa;,高压450Pa报警:500Pa放空; 压力200Pa:调节阀补气;,低压150Pa 报警:手动补气; 低压100Pa:停压缩机;,压缩机运转频率:1050Hz。,5、原油密闭集输处理技术,油罐气微压自控回收装置在胜利、新疆、绥中等油田得到大范围应用。其中胜利的陀1、陀2联合站,每天分别回收天然气7000m3左右,年效益多万元,投资回收期不到一年。,5、原油密闭集输处理技术,长期以来,油田接转站原油的增压输送采用开式分输工艺,即采出液经油气分
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