注入系統(tǒng)能源管控等級評估方法研究

翟民江（大慶油田井田實業(yè)公司運輸服務分公司）

能源管控是利用互聯(lián)網(wǎng)技術，通過配備符合標準的儀表以及采用在線采集的方式達到準確計量，利用有線及無線相結(jié)合的傳輸方式有效的傳輸數(shù)據(jù)，再進行對標及系統(tǒng)建模，從而實現(xiàn)能源利用最優(yōu)化，促進經(jīng)濟效益最大化的活動[1]。建立能源管控系統(tǒng)，對能源消耗進行實時監(jiān)控、分析診斷和優(yōu)化指導，輔助以相應的管理手段，是油田企業(yè)強化用能管理的必然趨勢[2]。能源管控按照達到的功能可以分為5 個等級分別為計量級、監(jiān)測級、分析級、優(yōu)化級、智能級[3]。計量是能源管控的基礎，能夠?qū)崟r準確計量是實現(xiàn)其他等級的前提，目前各油氣田企業(yè)能源計量器具配備不足，數(shù)據(jù)遠傳率低[4]；監(jiān)測級是在實現(xiàn)計量級的基礎上增加了能源的計劃管理，績效參數(shù)的計算及綜合查詢功能，對于異常參數(shù)給出提示，同時具備主要耗能設備的管理功能；達到分析級首先要結(jié)合現(xiàn)有的對標指標，注入系統(tǒng)能效對標指標包括每兆帕注水單耗、注水泵機組平均效率和注水系統(tǒng)效率、蒸汽生產(chǎn)單耗和鍋爐效率，通過對標分析提出針對性的意見。優(yōu)化級能源管控系統(tǒng)除包括分析級和監(jiān)控級能源管控系統(tǒng)功能外，還應具有優(yōu)化管理模塊，此模塊可在能源管控系統(tǒng)上開發(fā)，也可預留數(shù)據(jù)接口與現(xiàn)有的優(yōu)化軟件或與能量優(yōu)化管理平臺對接。智能級即把能源管控系統(tǒng)加入閉環(huán)控制功能，實現(xiàn)全方位閉環(huán)管理。隨著能源管控建設的有序推進，對企業(yè)實施能源管控的成熟度有相應的等級評估勢在必行。能源管控評估的方法主要采用量化分析的方法，對為每一能源管控等級設置詳細的評估項，每一評估項對應具體細節(jié)得分，每一大項滿分為100 分，通過此等級評估的分析不得少于80 分，超過80 分方可對下一項進行評估。

1 注入系統(tǒng)計量級要求及評估方法

注入系統(tǒng)計量級的要求，于其他系統(tǒng)參照的標準類似，主要應符合GB/T 20901 和Q/SY 1212 的相關規(guī)定。配置站、注入站（注聚合物、注水、注蒸汽、注天然氣、注二氧化碳等）各生產(chǎn)工藝能耗應按能源實物類型分類單獨計量；對于多壓力等級的注水站，各壓力等級應單獨計量。注入系統(tǒng)計量級的評估要求見表1。

2 注入系統(tǒng)監(jiān)測級要求及評定方法

注入系統(tǒng)監(jiān)測級宜在計量級能源管控系統(tǒng)基礎上建設監(jiān)測級能源管控系統(tǒng)，主要應具備選擇能源績效參數(shù)采集及計算、數(shù)據(jù)傳輸設定以及基準值設定等功能。注入系統(tǒng)的主要設備為電動機、泵機組，系統(tǒng)主要能源績效參數(shù)包括：注水單耗、機組效率，注入系統(tǒng)能耗能源績效指標及其對應的參數(shù)見表2。

表1 注入系統(tǒng)計量級評估方法

表2 注入系統(tǒng)能源績效參數(shù)及其對應的采集變量

確定相關測點是進行績效參數(shù)采集計算的基礎，只有測點位置及采集參數(shù)才能布置相關儀器，完成能源管控監(jiān)測級的目標，其相關測點見表3。

表3 注入系統(tǒng)的測點的分布

通過對注入設備的電力參數(shù)、出入口壓力、注入量等數(shù)據(jù)的采集，最終我們可以通過計算得到注入單耗、機組效率。計算方法參照GB/T 33653 的計算方法。

數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測需要建立獨立的數(shù)據(jù)庫，用于數(shù)據(jù)的儲存及計算。同時數(shù)據(jù)庫的接口能與現(xiàn)有的生產(chǎn)管理系統(tǒng)進行通信。注入系統(tǒng)的能效基準值的設定至少應該包含注入系統(tǒng)綜合能耗、注入單耗、機組效率、功率因素、節(jié)流損失率、注入量等參數(shù)。基準值的選取如果沒有較大的設備或工藝變化可以選取近一年的生產(chǎn)及能耗數(shù)據(jù)，對于能源績效參數(shù)波動較大可以應用統(tǒng)計學回歸分析的方法進行預測及設定。注入系統(tǒng)監(jiān)測級的評估要求見表4。

3 注入系統(tǒng)分析級要求及評定方法

注入系統(tǒng)分析級主要在監(jiān)測級的基礎上加入能源績效參數(shù)縱向分析和橫向?qū)?，提出注入系統(tǒng)的節(jié)能增效建議。其中注入系統(tǒng)的能源績效參數(shù)縱向?qū)?，指選擇主要的能源績效指標與滿足對比條件（注入系統(tǒng)在主要設備不變的情況下指相似的壓力及注入量等的歷史數(shù)據(jù)進行比對分析。橫向?qū)藨Y(jié)合不同用途及技術參數(shù)，根據(jù)不同注入系統(tǒng)的實際特點，同時與相似企業(yè)開展能效對標活動，可以與統(tǒng)建的能效管理系統(tǒng)中先進指標進行對比。注入系統(tǒng)分析級的評估要求見表5。

4 注入系統(tǒng)優(yōu)化級要求及評定方法

注入系統(tǒng)優(yōu)化級是在分析級的基礎上，增加了系統(tǒng)優(yōu)化功能，即通過對采集數(shù)據(jù)的計算分析，監(jiān)控關鍵績效指標，利用合理模型進行模擬運行，不斷調(diào)整注入系統(tǒng)的關鍵參數(shù)如電動機轉(zhuǎn)速及閥門開合角度等，最終找到系統(tǒng)最優(yōu)解，使注入系統(tǒng)能源的使用達到最低值，最終減少企業(yè)運行成本[5]。注入系統(tǒng)優(yōu)化級的評估要求，見表6。

表4 注入系統(tǒng)監(jiān)測級評估方法

表5 注入系統(tǒng)分析級評估方法

表6 注入系統(tǒng)優(yōu)化級評估方法

5 注入系統(tǒng)智能級要求及評定方法

注入系統(tǒng)智能級主要要求，在優(yōu)化級的基礎上加入了控制模塊，同時與系統(tǒng)集成進而實現(xiàn)對注入系統(tǒng)的閉環(huán)控制，由于徹底改變對注入系統(tǒng)的控制方式，將影響現(xiàn)有的管理方式，促進其生產(chǎn)全過程的能源使用科學化管理和精細化控制[6]。注入系統(tǒng)智能級的評估要求，見表7。

表7 注入系統(tǒng)智能級評估方法

6 實證分析

某油田注入系統(tǒng)進行能源管控試點，現(xiàn)有抽油機521口，注水井302口，集油間23座，采集注水間電量、三項電流、井瞬時注水量、注水壓力等數(shù)據(jù)16 項，計算得到有功功率、無功功率、功率因數(shù)數(shù)據(jù)3項，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動遠傳，間內(nèi)無人值守。儀表精度滿足Q/SY 09004.3 的要求。注入系統(tǒng)能源管控管理應用相對較為成熟[6]，軟件實現(xiàn)具體功能如下：

◇實現(xiàn)了電動機電量的準確計量；

◇實現(xiàn)了注入系統(tǒng)主要績效參數(shù)每天監(jiān)測；

◇對在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進行存儲分析設定基準值；

◇用能指標月度考核；

◇能耗情況個性展示；

◇對標分析在線進行；

◇注水系統(tǒng)自動優(yōu)化；

◇可以遠程啟停，進行自動化管理。

該油田注入系統(tǒng)能源管控評估情況見表8。

表8 油田注入系統(tǒng)能源管控評估得分

由表8 可知，該油田注入系統(tǒng)已經(jīng)達到優(yōu)化級，也可以人工遠程控制，但沒有達到自動控制的功能，所以沒有達到智能級。

7 結(jié)論

注入系統(tǒng)能源管控評估方法研究是為了研究注入系統(tǒng)能源管控功能，每個關鍵功能及技術進行分析研究量化打分，結(jié)合注入系統(tǒng)的特點及不同階段之間的關系，通過量化分級判斷能源管控到達的階段。通過對某油田注入系統(tǒng)進行驗證，判斷該注入系統(tǒng)能源管控水平處于優(yōu)化級階段，間接驗證了此方法對于注入系統(tǒng)能源管控評估是有效的，也為該系統(tǒng)后續(xù)能源管控功能完善提供了方向。