新疆油田能耗監(jiān)測系統(tǒng)研究

阮龍飛 周勇 汪洋 祝玉松 王扶輝（新疆油田公司工程技術(shù)研究院）

新疆油田能耗監(jiān)測系統(tǒng)研究

阮龍飛 周勇 汪洋 祝玉松 王扶輝（新疆油田公司工程技術(shù)研究院）

能源精細管理是降低油田能耗的重要舉措，但實現(xiàn)能源精細管理的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)，因此如何及時準確的監(jiān)測到相關(guān)數(shù)據(jù)至關(guān)重要。通過對新疆油田不同層級的能耗指標監(jiān)測需求進行分析，對監(jiān)測指標涉及的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行溯源，設(shè)計了軟件的架構(gòu)和功能，研發(fā)出了一套具監(jiān)測、預(yù)警、預(yù)測、統(tǒng)計為一體的監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)運行后，縮短了能源統(tǒng)計周期，延伸了監(jiān)測層級，滿足了油田公司、二級生產(chǎn)單位、作業(yè)區(qū)/站庫3個層級能耗指標按日監(jiān)測的需求，實現(xiàn)管理節(jié)能10×104t（標煤）以上，節(jié)約費用約1億元。新疆油田能耗監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)成功，在國內(nèi)油田開發(fā)企業(yè)中尚屬首次，為其它油田起到了借鑒和示范作用。

能耗指標；監(jiān)測系統(tǒng)；能源管理

企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能降耗主要有兩種途徑：從技術(shù)上，改進用能設(shè)備和工藝，提高能源利用效率；從管理上，合理安排和使用能源，優(yōu)化設(shè)備運行參數(shù)，減少能源浪費。不管是技術(shù)還是管理，其基礎(chǔ)都是效率、單耗、能耗等關(guān)鍵數(shù)據(jù)[1]。為此，中國石油開展了能源管理系統(tǒng)的研究，開發(fā)了中國石油節(jié)能節(jié)水管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)創(chuàng)建了集團公司自下而上的能源數(shù)據(jù)采集、能源數(shù)據(jù)應(yīng)用體系，實現(xiàn)了從集團、地區(qū)公司、采油廠的能源數(shù)據(jù)統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一管理和統(tǒng)一應(yīng)用[2]。但系統(tǒng)采用的是每月人工抄表，逐漸上報的統(tǒng)計模式，人為因素影響大，且統(tǒng)計周期長缺乏實效性，也不具備能耗分析功能。為了實現(xiàn)能源精細管理，新疆油田充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫資源，研發(fā)了能耗監(jiān)測系統(tǒng)，大大減少了人工錄入的工作量，提高了時效性，并且延伸了監(jiān)測層級，實現(xiàn)了從油田公司、采油廠、作業(yè)區(qū)/站庫的能耗指標按日監(jiān)測，達到了油田能源精細管理的數(shù)據(jù)要求。

1 能耗指標監(jiān)測

能耗指標監(jiān)測的目的主要有兩個：準確的掌握能源消耗情況，為領(lǐng)導(dǎo)層提高決策依據(jù)；及時的發(fā)現(xiàn)問題，為管理和技術(shù)人員提供具體的措施對象[3-4]。新疆油田按層級大小從上到下可劃分為油田公司、采油廠、作業(yè)區(qū)/站庫、設(shè)備4個層級，不同層級有不同的能耗指標監(jiān)測需求。油田公司和采油廠層級的監(jiān)測指標滿足領(lǐng)導(dǎo)層需求，作業(yè)區(qū)和站庫的監(jiān)測指標滿足管理人員需求，設(shè)備監(jiān)測指標滿足技術(shù)人員需求，具體指標見表1。

2 基礎(chǔ)條件分析

實現(xiàn)能耗指標監(jiān)測的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)涉及的類型主要分為4類，產(chǎn)液量、產(chǎn)油量、注水量、注汽量等生產(chǎn)數(shù)據(jù)；天然氣、煤、電、汽油、柴油、熱力等能耗數(shù)據(jù)；電流、電壓、溫度、壓力等設(shè)備運行數(shù)據(jù)；額定揚程、額定功率、額定排量、額定沖程、額定沖速等設(shè)備靜態(tài)數(shù)據(jù)。

生產(chǎn)數(shù)據(jù)是現(xiàn)場每天自動計量后推送到新疆數(shù)字油田平臺下的油氣水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，因此生產(chǎn)數(shù)據(jù)是齊全的。能耗數(shù)據(jù)除了電以外，其余數(shù)據(jù)由于沒有遠傳計量器具都是采取人工計量，按廠按月人工統(tǒng)計存儲到中國石油節(jié)能節(jié)水管理系統(tǒng)中。設(shè)備運行數(shù)據(jù)現(xiàn)場是采用SCADA系統(tǒng)、鍋爐監(jiān)控等系統(tǒng)按秒進行監(jiān)測，數(shù)據(jù)自動存儲到過程數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、ORCAL等數(shù)據(jù)庫中。設(shè)備靜態(tài)數(shù)據(jù)是人工錄入存儲到油田ERP系統(tǒng)中，但在ERP系統(tǒng)中只有設(shè)備型號，沒有具體的靜態(tài)參數(shù)。能耗指標監(jiān)測到設(shè)備需要以上4類數(shù)據(jù)齊全，這需要投入大量的計量器具和完善現(xiàn)有系統(tǒng)，同時還需要調(diào)用所有與設(shè)備相關(guān)的各監(jiān)控系統(tǒng)接口，工作復(fù)雜繁瑣且軟硬件經(jīng)濟投入大[5-6]，因此，能耗監(jiān)測系統(tǒng)研發(fā)分多期完成，一期工程監(jiān)測最低層級到作業(yè)區(qū)（站庫），監(jiān)測周期為日。

表1 能耗指標監(jiān)測需求表

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 功能架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)建設(shè)的一期工程目標是實現(xiàn)從公司、二級生產(chǎn)單位到作業(yè)區(qū)/站庫3個層級的能耗和單耗的監(jiān)測（圖1），及時發(fā)現(xiàn)存在能耗指標異常的作業(yè)區(qū)或站庫做到科學決策，確保油田主要的耗能系統(tǒng)高效運行。主要工作內(nèi)容如下：

1）完善油氣水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，增加站庫能耗信息，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫的支撐下綜合集成生產(chǎn)與能源系統(tǒng)各種相關(guān)信息，實現(xiàn)能耗指標的監(jiān)測。

2）在準確分解油田能耗構(gòu)成的基礎(chǔ)上，建立能源系統(tǒng)指標預(yù)測模型，為油田實現(xiàn)能耗事前管理提供數(shù)據(jù)支持。

3）通過能耗統(tǒng)計和指標對比分析，挖掘油田節(jié)能潛力。

3.2 主要功能

1）指標監(jiān)測及預(yù)警。從油田能耗監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)，實現(xiàn)表1中油田公司、二級生產(chǎn)單位、作業(yè)區(qū)/站庫能耗和單耗數(shù)據(jù)的按日監(jiān)測，并且對超出正常范圍值的單耗指標進行預(yù)警顯示，支持用戶快捷查閱每個層次的超標單位，達到從上到下逐級定位、精確分析的功能。

圖1 能耗監(jiān)測系統(tǒng)一期工程功能架構(gòu)圖

2）指標預(yù)測?；跉v史數(shù)據(jù)，采用線性回歸和指數(shù)擬合的方法，可實現(xiàn)預(yù)測機采、注汽、注水、集輸、處理（原油處理、天然氣處理、污水處理）油田5大系統(tǒng)的能耗和單耗，進而按月度、季度、年度預(yù)測出油田公司、二級單位能耗和噸油、噸液單耗為油田制定能耗計劃提供依據(jù)。

3）統(tǒng)計分析。指標監(jiān)測及預(yù)警功能模塊中顯示1天數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析模塊以數(shù)據(jù)表格、柱狀圖、曲線圖的方式按月、季度、年展示顯示公司、二級單位、作業(yè)區(qū)/站庫3個層級的能耗和單耗指標，并能與同期進行對比，分析出指標異常的階段。

4）對標分析。機采、注汽、注水、集輸、處理5大系統(tǒng)單耗指標既可實現(xiàn)單位內(nèi)部和外部之間的橫向、縱向?qū)?，也可實現(xiàn)與國標、行標、企標的對標，進而找出差距，挖掘出油田節(jié)能潛力。對標分析功能業(yè)務(wù)流程見圖2。選取國標、行標或企標作為參照單耗指標，根據(jù)單位、行政作業(yè)區(qū)、系統(tǒng)或周期選擇單耗指標，將對比結(jié)果以表格和圖形的形式進行顯示。

圖2 對標分析功能業(yè)務(wù)流程

5）報表管理。油田公司、二級生產(chǎn)單位監(jiān)測的能耗和單耗指標數(shù)據(jù)全部可以按天、月、年，以設(shè)定的相應(yīng)報表格式導(dǎo)出，并且報表格式還進行修改編輯，提高能源統(tǒng)計效率。

6）文檔管理。涉及的項目立項計劃、可行性研究、投資批復(fù)、實施方案、實施合同、施工方案、測試報告、驗收、核查報告以及相關(guān)的技術(shù)報告等都可以分類上傳到文檔管理模塊中，并且允許權(quán)限用戶下載瀏覽。

7）數(shù)據(jù)管理。可視化分類顯示所有相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，便于查看基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和數(shù)據(jù)溯源。

8）系統(tǒng)管理。系統(tǒng)相關(guān)的輔助功能，包括用戶權(quán)限的分配，用戶登錄的時間、登錄人數(shù)，數(shù)據(jù)報錯信息顯示等。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

新疆油田能耗監(jiān)測系統(tǒng)一期工程已通過上述設(shè)計與實現(xiàn)，并在油田13家主要二級生產(chǎn)單位逐步推廣實施，達到了預(yù)期的應(yīng)用效果：能耗指標監(jiān)測和管理細化到了站庫和重點耗能系統(tǒng)，統(tǒng)計周期從月縮短到了天，大大提高了數(shù)據(jù)時效性，每日都可清楚的掌握從公司、二級生產(chǎn)單位到作業(yè)區(qū)/站庫3級層級的能耗和單耗情況，并對指標超標的單位及時預(yù)警（圖3）雙擊超標單位，進入到二級單位監(jiān)測頁面可清晰的看到具體哪個耗能系統(tǒng)超標（圖4），進而預(yù)警現(xiàn)場對該系統(tǒng)采取相應(yīng)措施。

圖3 油田公司層級能耗監(jiān)測頁面

圖4 二級單位層級能耗監(jiān)測頁面

系統(tǒng)自運行以來，通過系統(tǒng)監(jiān)測預(yù)警，現(xiàn)場及時調(diào)整注汽鍋爐、加熱爐、抽油機等耗能設(shè)備運行參數(shù)，提高了系統(tǒng)運行效率，噸油單耗年底比年初下降了5%，節(jié)約10×104t（標煤），節(jié)約費用近1億元。

5 結(jié)論

1）新疆油田能耗監(jiān)測系統(tǒng)研發(fā)成功，實現(xiàn)了能耗運行的全流程管理，保障了油田經(jīng)濟有效的合理利用能源。目前，國內(nèi)油田上游企業(yè)還沒有實現(xiàn)能耗按日監(jiān)測的先例，因此新疆油田能耗監(jiān)測系統(tǒng)的成功研發(fā)應(yīng)用將會為其它油田起到借鑒和示范作用。

2）隨著新疆油田油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)的建立，設(shè)備運行數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)的完善，能耗監(jiān)測系統(tǒng)將與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)連接，最終實現(xiàn)設(shè)備的實時監(jiān)測。

[1]吳波.造紙過程能源管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)挖掘與能耗預(yù)測方法研究[D].華南理工大學，2012.

[2]王崇亮，余洋.企業(yè)能源管理信息化建設(shè)實踐與探索.信息系統(tǒng)工程[J].2016，42（4）：45-47.

[3]龔燕，王弘歷，游曉燕，等.煉化企業(yè)能源管控系統(tǒng)應(yīng)用進展研究[J].2016，1（4）：10-13.

[4]任長春.鞍鋼能源管理系統(tǒng)及應(yīng)用[J].冶金自動化，2011，35（1）：16-22.

[5]張德欽.大型鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用[J].化工自動化及儀表，2012，40（3）：390-393.

[6]黃永紅.李閩.鋼鐵企業(yè)能源生產(chǎn)信息化的管理模式設(shè)計[J].冶金能源，2016，35（5）：13-18.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.11.014

阮龍飛，2015年畢業(yè)于長江大學（油氣儲運工程專業(yè)），從事油氣田節(jié)能技術(shù)的研究，E-mail：476101356@qq.com，地址：新疆克拉瑪依市勝利路87號，834000。

2017-07-27

（編輯 杜麗華）

中國石油新聞中心10月17日，吉林石化特種清洗技術(shù)人員開始對乙烯裝置裂解爐TLE換熱器實施清洗作業(yè)，提升設(shè)備換熱效率。

秋冬季，對于地處東北的吉林石化正是高能耗運行周期。為了確保這一時期裝置生產(chǎn)安全平穩(wěn)，低耗高效，進入10月，這個公司生產(chǎn)運行與設(shè)備管理部門積極配合，結(jié)合裝置秋季生產(chǎn)計劃、設(shè)備運行狀況，以及天氣環(huán)境等因素，制定了具體的設(shè)備清洗工作表，有針對性地對生產(chǎn)裝置換熱系統(tǒng)實施清洗疏通。

“截至目前，我們已經(jīng)收到了21套裝置、30余臺設(shè)備清洗任務(wù)，全部制定了清洗工作手冊和質(zhì)量規(guī)程。”承接設(shè)備清洗任務(wù)的吉林石化建修公司經(jīng)理胡承剛介紹說。

煉油、乙烯生產(chǎn)系統(tǒng)是本次換熱設(shè)備清洗重點。為此，吉林石化參照這兩套裝置生產(chǎn)計劃，建立了設(shè)備清洗檔案。本著“事前有部署、事中有監(jiān)控、事后有評價”的原則，落實專業(yè)施工技術(shù)人員責任，進一步完善清洗作業(yè)技術(shù)參數(shù)，將結(jié)焦、凝堵設(shè)備對正常生產(chǎn)的影響降到最低，為裝置生產(chǎn)的低耗高效創(chuàng)造良好條件。

據(jù)統(tǒng)計，10月以來，吉林石化已經(jīng)完成了5套裝置、15臺換熱器的清洗作業(yè)，使得生產(chǎn)裝置運行能耗指標始終處于良好線位以上，為裝置連續(xù)創(chuàng)效奠定了基礎(chǔ)。