油氣田能源管控技術(shù)探討*

晏耿成　程　顥　覃　川　王　曼　常青青

（1.大長(zhǎng)慶油田分公司油氣工藝研究院；2.西安外國(guó)語(yǔ)大學(xué)）

油氣田能源管控技術(shù)探討*

晏耿成1程顥1覃川1王曼1常青青2

（1.大長(zhǎng)慶油田分公司油氣工藝研究院；2.西安外國(guó)語(yǔ)大學(xué)）

介紹能源管控發(fā)展歷程及在其它行業(yè)的模式，分析長(zhǎng)慶油田建立能源管控系統(tǒng)必要性和可行性，結(jié)合目前能源管控技術(shù)和油氣田生產(chǎn)特點(diǎn)，提出了分布式油氣田能源管控模式，對(duì)長(zhǎng)慶油田建立能源管控的框架、功能、特點(diǎn)、建設(shè)難點(diǎn)等進(jìn)行了探討，為油氣田企業(yè)建立能源管控系統(tǒng)是提供了理論依據(jù)。

油氣田；能源管控；模式

1　能源管控

能源管控［1-3］指采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)和集中管理模式建立的管控一體化的系統(tǒng)性能源管控系統(tǒng)，對(duì)企業(yè)能源系統(tǒng)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實(shí)施集中扁平化的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)字化管理。

90年代末，我國(guó)第一套EMCC建成于寶山鋼鐵公司，經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，形成了“寶鋼、馬鋼”等為代表的3種能源管控模式。

以“寶鋼、馬鋼”為代表的企業(yè)能源管理中心，按照扁平化和集中化的理念，將數(shù)據(jù)采集、處理和分析、控制和調(diào)度、平衡預(yù)測(cè)和能源管理等功能進(jìn)行了一體化集成，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)能源管理中心系統(tǒng)的管控一體化。

以“濟(jì)鋼”為代表的企業(yè)能源管理中心，將主要能源消耗和部分設(shè)備信息采集到能源管理中心，并對(duì)有條件的工序進(jìn)行監(jiān)控，基本實(shí)現(xiàn)基于計(jì)量數(shù)據(jù)分析的能源管理功能。

其它企業(yè)的能源管控主要是采集能耗數(shù)據(jù)，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)編制能源管理報(bào)表、能耗分析、大屏幕顯示等功能。

2　建立能源管控系統(tǒng)必要性和可行性

2.1國(guó)家節(jié)能減排需要

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源需求不斷增大，節(jié)能減排形勢(shì)日益嚴(yán)峻。國(guó)家提出了“十二五”末單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗降低16%的目標(biāo)，并對(duì)國(guó)有大中型企業(yè)實(shí)行嚴(yán)格的節(jié)能減排考核。

2011年國(guó)家發(fā)改委印發(fā)萬(wàn)家企業(yè)節(jié)能低碳行動(dòng)實(shí)施方案中要求：企業(yè)要?jiǎng)?chuàng)造條件建立能源管控中心，對(duì)企業(yè)能源生產(chǎn)、輸送、分配、使用各環(huán)節(jié)集中監(jiān)控管理。

2012年，工信部的工業(yè)節(jié)能“十二五”規(guī)劃中，支持年耗能30×104t標(biāo)煤以上石油化工等大中型企業(yè)建設(shè)企業(yè)能源管控中心。

2.2油田發(fā)展需要

中國(guó)石油作為國(guó)有重要骨干企業(yè)，“十二五”期間，節(jié)能量目標(biāo)為460×104t標(biāo)煤，節(jié)水目標(biāo)為1× 106m3，并提出“十二五”期間節(jié)能節(jié)水工作繼續(xù)走在央企前列，促進(jìn)綜合性國(guó)際能源公司建設(shè)。截至2014年底長(zhǎng)慶油田年綜合能耗544×104t標(biāo)煤，原油（氣）生產(chǎn)綜合能耗98.72 kg/t標(biāo)煤，在石油各生產(chǎn)單位排名靠后，節(jié)能減排形勢(shì)嚴(yán)峻。

2012年3月21日中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司發(fā)布文件，規(guī)定相關(guān)企業(yè)需配備合理的能源計(jì)量器具，實(shí)現(xiàn)能源計(jì)量數(shù)據(jù)在線采集、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，創(chuàng)造條件建立能源管控中心，定期開(kāi)展能耗水平分析，制定相應(yīng)對(duì)策降低能耗。

2.3具備建立油氣田能源管控條件

長(zhǎng)慶油田從2008年開(kāi)始數(shù)字化管理平臺(tái)建設(shè)，完成了對(duì)絕大多數(shù)油井，部分集輸站、注水站、注水井能耗的監(jiān)測(cè)，同時(shí)建立了生產(chǎn)設(shè)備管理平臺(tái)，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)油水井、氣井等建立了相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)。解決了能源管控系統(tǒng)設(shè)備能源實(shí)時(shí)采集，同時(shí)也是能源管控投資的大頭，為建立能源管控中心創(chuàng)造了條件。

3　能源管控系統(tǒng)

油氣田能源系統(tǒng)涉及電、氣、煤、油等領(lǐng)域，涉及機(jī)采（采氣）、注水、集輸?shù)雀鞔笙到y(tǒng)，所以油田能源管控系統(tǒng)涉及面廣且內(nèi)容多，建立能源管控系統(tǒng)應(yīng)具有以下幾方面。

3.1能源管控框架

3.1.1基本原則

1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)確：對(duì)電、原油、天然氣、汽柴油、原煤等能耗總量計(jì)量；對(duì)機(jī)采系統(tǒng)效率、注水系統(tǒng)效率、注水單耗、氣田集輸綜合能耗等54項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)；抽油機(jī)、注水泵、輸油泵、壓縮機(jī)等設(shè)備耗能。

2）計(jì)量多樣性：以數(shù)字化站控平臺(tái)為基礎(chǔ)，以系統(tǒng)計(jì)量為主，重點(diǎn)耗能設(shè)備單獨(dú)計(jì)量為輔。

3）管控結(jié)合：以管為主，側(cè)重油氣田能源消耗在線監(jiān)測(cè)與管理，實(shí)時(shí)掌握油氣田真實(shí)的能耗水平；以控為輔，優(yōu)化調(diào)整以數(shù)字化站控平臺(tái)控制系統(tǒng)為主，人工調(diào)整為輔。

3.1.2主要框架

針對(duì)長(zhǎng)慶油田生產(chǎn)現(xiàn)狀，能源管控系統(tǒng)的主要框架包括數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理分析層、管理層、優(yōu)化層，4個(gè)層級(jí)。計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理、系統(tǒng)用能評(píng)價(jià)、指標(biāo)預(yù)警管理、能耗設(shè)備管理、綜合查詢分析、數(shù)據(jù)錄入維護(hù)、系統(tǒng)管理、優(yōu)化調(diào)整管理，8個(gè)主要功能模塊。

3.2能源管控功能及特點(diǎn)

長(zhǎng)慶油田能源管控功能主要包括數(shù)據(jù)采集、通訊傳輸、數(shù)據(jù)處理、分析預(yù)警、用能評(píng)價(jià)、計(jì)劃統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)查詢維護(hù)、系統(tǒng)管理等功能。

1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：利用數(shù)字化管理平臺(tái)前端采集設(shè)備和安裝相關(guān)傳感器進(jìn)行能耗數(shù)據(jù)的采集。

2）傳輸通訊系統(tǒng)：傳輸通訊系統(tǒng)包括現(xiàn)有的數(shù)字化管理平臺(tái)的光纜傳輸、無(wú)線傳輸。

3）計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理信息系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理信息系統(tǒng)包括對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理設(shè)備、信息存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、能源管控應(yīng)用軟件系統(tǒng)（統(tǒng)計(jì)、分析、評(píng)價(jià)、預(yù)警、優(yōu)化等功能）。

功能特點(diǎn):實(shí)現(xiàn)總體能耗、關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)、重點(diǎn)設(shè)備能耗清楚；實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)；充分優(yōu)化能源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能源的合理配置、提高能源效率，實(shí)現(xiàn)能源成本最低化；提升管理水平與人員素質(zhì)。

3.3能源管控建設(shè)難點(diǎn)

雖然長(zhǎng)慶油田數(shù)字化建設(shè)程度較高，但相對(duì)于目前國(guó)內(nèi)能源管控技術(shù)仍然存在以下問(wèn)題：

1）采集點(diǎn)多，投資費(fèi)用大。油氣田能源管控系統(tǒng)涉及能耗采集點(diǎn)包括機(jī)械采油、注水、油氣田集輸、采氣等6大系統(tǒng)，涉及采集點(diǎn)十幾萬(wàn)個(gè)，僅安裝具有遠(yuǎn)程功能的電表、氣表就需7000多萬(wàn)元。

2）技術(shù)指標(biāo)多。目前涉及上述6大系統(tǒng)能耗指標(biāo)54項(xiàng)。

3）能耗計(jì)量器具配套率低。目前長(zhǎng)慶油氣田耗能設(shè)備計(jì)量?jī)x表配備率低，具備遠(yuǎn)傳功能的極少。

4　認(rèn)識(shí)與建議

1）長(zhǎng)慶油田數(shù)字化信息管理平臺(tái)為建立能源管控建立了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)能源管控系統(tǒng)能提高企業(yè)對(duì)能源管理水平和能源利用效率，將會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

2）由于全油氣田涉及采集能源管控采集點(diǎn)多，投資費(fèi)用高，長(zhǎng)慶油田建立能源管控系統(tǒng)可采用先示范引領(lǐng)后推廣的做法。

［1］馮為民，黃自強(qiáng).能源管理中心系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐［C］//第二屆全國(guó)石油與化工行業(yè)節(jié)能減排技術(shù)交流會(huì)暨煉油化工企業(yè)公用工程系統(tǒng)節(jié)能節(jié)水研討會(huì)論文集.北京：中國(guó)化工信息中心，中國(guó)石油和化工工業(yè)協(xié)會(huì)，2011：8-16.

［2］王志蘊(yùn)，陳豐，潘玉桐，等.鋼鐵企業(yè)能源管理中心的建設(shè)［J］，資源節(jié)約與環(huán)保，2010（3）：62-63.

［3］張斌，李梅，陳雪，等.面向節(jié)能減排的信息化能源管理系統(tǒng)研究［J］云南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，31（S2）：155-158.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.07.002

2015-03-21

（編輯莊景春）

晏耿成，高級(jí)工程師，2001年畢業(yè)于西南石油學(xué)院（石油工程專業(yè)），從事低滲透油田采油、注水工藝技術(shù)、節(jié)能節(jié)水技術(shù)研究，E-mail：ygcheng_cq@petrochina.com.cn，地址：陜西省西安市未央?yún)^(qū)未央路151號(hào)長(zhǎng)慶科技大廈707室，710018。

中國(guó)石油天然氣股份有限公司重大科技項(xiàng)目“節(jié)能節(jié)水關(guān)鍵技術(shù)研究與推廣”，項(xiàng)目編號(hào)：2014D-4708。