油田節能檢測及測試數據綜合應用技術研究

朱益飛（中國石化勝利油田分公司孤東采油廠）

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油田節能檢測及測試數據綜合應用技術研究

朱益飛（中國石化勝利油田分公司孤東采油廠）

加強節能檢測工作和測試數據綜合應用分析，充分發揮節能監測工作在節能降耗工作的作用，對采油廠節能指標的完成具有重要的意義。分析了孤東采油廠節能檢測中存在的問題，介紹了油田節能檢測及測試數據綜合應用技術研究的主要研究內容、經濟技術指標以及現場應用情況，并對綜合效果進行了評價分析。實踐證明，開展油田節能檢測及測試數據綜合應用技術研究，對采油廠開展節能降耗工作起到良好的促進作用，具有很好的推廣應用前景。

節能檢測測試數據綜合應用自動測試數據庫節能降耗

引言

伴隨國家創建節約型社會和油田建設節能型企業的要求，加強采油廠機采、注水、集輸、加熱爐和鍋爐等“五大”系統效率檢測技術研究以及測試數據管理工作越來越重要。通過開展檢測技術研究，在不增加節能改造資金的前提下，解決采油廠加熱爐運行效率低的問題，以及解決長期以來6 kV高壓配電線路不能在線檢測的技術難題，從而有效提高采油廠節能檢測能力。通過開展測試數據分析和應用，找出采油廠機采、注水、集輸、加熱爐和鍋爐等“五大”系統節能降耗的關鍵點和工作重點，對提高系統效率和節能降耗工作產生積極的作用，存在著巨大的社會和經濟效益。

為提高采油廠能源利用率，合理用能，充分發揮節能監測工作在節能降耗工作的作用，加強節能檢測工作和測試數據綜合應用分析，從而探究合理用能的方法和節能技改工作思路，帶動采油廠節能降耗工作開展［1］，符合國家的大政方針，對采油廠節能指標的完成具有重要的意義。為此，在調查研究的基礎上，提出了開展《油田節能檢測及測試數據綜合應用技術研究》這一研究攻關課題，并取得了良好的技術攻關效果。

1　孤東采油廠節能檢測中存在的主要問題

勝利油田孤東采油廠多年來十分重視節能檢測工作，通過開展節能檢測和用能設備系統能耗評價，對全廠節能降耗工作和節能技術改造發揮了節能檢測工作的重要作用［2］。目前，采油廠擁有各類專業節能檢測設備50余臺，專業節能檢測人員30余人，基本上能滿足機采、注水、集輸、加熱爐和鍋爐等“五大”系統效率年度測試任務。但隨著油田節能減排工作以及節能檢測技術發展的需要，加強采油廠機采、注水、集輸、加熱爐和鍋爐等“五大”系統效率檢測技術研究以及測試數據管理工作十分迫切需要，采油廠節能降耗及節能檢測工作中仍存在著一些問題，主要體現在以下幾個方面：

一是油田煤代油節能技術改造項目實施后，采油廠部分聯合站仍不能正常運行，只能運行系統效率較低、新度系數低的老舊加熱爐給原油加熱，在沒有大資金更新加熱爐的情況下，提高原有加熱爐的運行效率，降低采油廠自用原油消耗非常必要。二是全廠機采、注水、集輸、加熱爐和鍋爐等“五大”系統效率測試設備多（年均達到2000臺次），測試數據多，測試數據處理工作量大而繁雜，且測試數據做不到共享。三是采油廠有高壓配電線路54條，其中6 kV高壓配電線路有49條，高壓線路損耗大，能耗高。由于缺乏必要的檢測手段，對高壓配電線路及變壓器的損耗電量及能耗水平，不能做到正確評價。

2　項目主要試驗研究內容

該研究課題主要由便攜式加熱爐效率自動測試調節儀研究、采油廠“五大”系統效率測試數據庫的建立和高壓電參數綜合測試裝置的應用3個子研究課題組成。

2.1便攜式加熱爐效率自動測試調節儀研究

該子項目主要通過研制1臺便攜式加熱爐效率自動測試調節儀以及3臺風量控制調節裝置來實現加熱爐風量的有效快速調節。該系統主要由“傳感器”、“煙氣檢測分析模塊”、“熱效現場控制模塊”、“調節執行機構”4個部分組成。其中：“傳感器”、“調節機構”2個部分是采用獨立設計的，“傳感器”負責測量煙道中煙氣溫度、含氧量、一氧化碳、二氧化碳的數據，“調節機構”負責接收調節指令對風量進行控制；“煙氣檢測分析模塊”和“熱效現場控制模塊”采用一體化設計，以便于攜帶移動。便攜式調節儀的主要工作方式是在加熱爐調節好以后要斷開，之后“調節機構”保持現狀運行，并且可以進行手動/自動切換［3］。

通過開展便攜式加熱爐效率自動測試調節儀研究，研制便攜式加熱爐效率自動測試調節儀節能檢測設備，實現加熱爐風量的自動調節，改善進風量、燃料油之間的優化比例，提高加熱爐系統運行效率，達到節能減排最佳效果的目的。

2.2采油廠“五大”系統效率測試數據庫的建立

該子項目采用目前較先進的SQL Server 2005數據庫系統。QL Server 2005數據引擎是企業數據管理解決方案的核心，它結合了分析、報表、集成和通知等功能。它是1個全面的數據庫平臺，使用集成的商業智能（BI）工具提供了企業級的數據管理。SQL Server 2005數據庫引擎為關系型數據和結構化數據提供了更安全可靠的存儲功能，可以構建和管理用于業務的高可用和高性能的數據應用程序。

SQL語言的主要功能就是同各種數據庫建立聯系，進行溝通。按照ANSI（美國國家標準協會）的規定，SQL被作為關系型數據庫管理系統的標準語言。SQL語句可以用來執行各種各樣的操作，例如更新數據庫中的數據，從數據庫中提取數據等。絕大多數流行的關系型數據庫管理系統都采用了SQL語言標準。

通過開展采油廠“五大”系統效率測試數據庫研究，建立并完善了采油廠“五大”系統效率測試數據庫模型，實現了機采系統測試數據庫與采油廠油井動態分析數據庫的對接，以及測試數據處理軟件的編制和測試數據分析報表的自動生成，提高節能檢測人員的數據處理能力。

2.3高壓電參數綜合測試裝置的應用

該子項目主要引進1臺高壓電參數綜合測試裝置，通過開展對高壓線路節能檢測方法應用研究，對高壓配電線路損耗節點進行分析研究，實現高壓線路電運行參數的節能在線檢測，最終找出高壓線路的主要能耗節點，達到6 kV高壓配電線路在線節能檢測的目的［4］。高壓電參數綜合測試裝置的主要技術參數如下：測量范圍，10 kV以下供電線路及配電設備；測量準確度，±0.5%；存儲數據，可存儲100組數據；儀器工作環境溫度，-10～+ 50℃；儀器工作環境濕度，小于90%；儀器工作海拔高度，小于3000 m。

3　主要技術經濟指標

◇加熱爐系統效率提高5%以上；

◇便攜式加熱爐效率測試儀測量準確率達到0.5級；

◇實現加熱爐風量的自動調節；

◇建立采油廠“五大”系統效率測試數據庫；

◇實現節能檢測數據的共享和測試分析結果的充分應用；

◇實現節能檢測數據處理的自動化和種類報表的自動生成；

◇高壓電參數綜合測試裝置測量準確率達到0.5級；

◇掌握高壓線路電運行參數的在線檢測方法，滿足采油廠檢測需要。

4　現場應用

1）新開發研制的便攜式加熱爐效率自動測試調節儀，于2010年在孤東油田1號聯合站7#、8#和9#加熱爐上進行現場應用試驗，試驗內容主要包括系統的現場適應性能、儀器運行過程的可靠性能和對節能效果的評價等。在孤東1號聯合站7#、8#、9#加熱爐上的進風口處安裝風門控制器，將控制回路連接到現場防爆分線箱中，將測量儀器按照使用說明順序連接完畢，人工對加熱爐進行點火。通過手動風門對加熱爐進行控制達到較好的燃燒效果，使用煙氣分析儀進行測量，計算出效率和空氣過剩指數。

2）采用目前較先進的SQL Server 2005數據庫系統，開發利用采油廠節能檢測及測試數據綜合應用信息資源，搭建起1個全面的節能檢測數據及應用庫平臺，下設5個子系統數據庫：機采系統測試數據庫、注水系統測試數據庫、油氣集輸系統數據庫、加熱爐和鍋爐系統測試數據庫、供配電系統測試數據庫。其中，機采系統測試數據庫與采油廠油井動態分析數據庫的對接，可以直接調用采油廠油井動態分析數據庫的相關生產數據。通過編制測試數據處理軟件，實現各系統設備運行效率自動計算、測試數據分析報表的自動生成，以及測試數據信息資源的網絡共享，達到節能檢測以及檢測數據綜合優化利用的目的。

3）通過引進1臺高準確度的高壓電參數綜合測試裝置，于2012年對孤東油田北一線、南一線、南二線等6 kV高壓配電線路高壓變電站出口、高壓線路末端、各油井變壓器的輸入口和輸出口等高壓線路能耗節點進行節能檢測；對高壓線路各能耗節點檢測數據進行處理分析，計算出高壓線路的線路損耗率和變壓器的損耗率；分析造成高壓線路損耗大的主要原因，對功率因數較低線路提出在變壓器側安裝無功自動補償裝置、淘汰高能耗變壓器等改進建議措施，達到降低高壓線路損耗的目的。

現以北一西線為例進行現場應用測試分析。孤東油田北一西線線路長度為9.019 km，在用變壓器30臺，油井53口，1臺增壓泵，1臺外輸泵，具有外掛負荷少、采油工藝全面、測試計量方便等特點；同時，該線路油井電動機、抽油機使用年限較長，品種、型號較多。主要設備、供電情況見表1。

表1　北一西線路供電統計

北一西線出口有功功率為655 kW，變壓器高壓側有功功率為644.52 kW，變壓器低壓側有功功率為573.279 kW，電動機輸入端有功功率為546.87 kW。高壓線路損耗為10.48 kW，變壓器損耗為71.24 kW，低壓線路損耗為26.41 kW；損耗率分別為1.6%、10.88%、4.03%，該站子系統損耗比例分別為6.69%、65.88%、24.42%。由此可見，有效控制變壓器損耗和低壓線路損耗是降低供配電系統損耗的關鍵。

高壓供電線路損耗由6 kV變電所出口的有功供電功率減去各個配電變壓器的輸入端有功功率之和得到。測試期間，變電所出口的日均有功供電功率為655 kW，各個配電變壓器的輸入端有功功率之和為644.52 kW，高壓線損功率為10.48 kW，高壓線損率為1.6%，低于SY/T 6275—2007《油田生產系統節能監測規范》中給出的限定值6%。

該線路的變壓器的型號有S7型、S9型、S11型和S13型。北一西線共有S7型變壓器5臺，占總數的16.66%，而S7型變壓器是國家已明令淘汰的高耗能產品，其損耗率比同型號同負載率的5臺S11型變壓器高出35.6%。其他變壓器以S11型節能變壓器為主。經測試，北一西線變壓器的平均負荷率為25.59%，存在相當大的容量浪費。抽油機井變壓器出端的平均電壓達到412.4 V，有17臺變壓器的輸出電壓超過了電壓波動范圍，超過±7%（國家標準）。現用變壓器擋位少，導致供電質量低，變壓器和電動機效率降低，導致損耗增大。變壓器的總損耗功率達71.24 kW，總平均損耗率為11.05%，其中S7型、S9型、S11型和S13型變壓器的平均損耗率分別為17.59%、6.35%、10.68%和2.76%。

可以看出，S7型變壓器的損耗率明顯高于其他類型的變壓器，其平均損耗率達到了17.59%。S9型變壓器只有2臺，分別帶1臺增壓泵拖動電動機和1臺潛油電動機，載荷波動不大，損耗率也較低。S11型變壓器是目前較為普遍使用的節能變壓器，占北一西線在用變壓器的三分之二，其平均損耗率為10.68%。北一西線中還使用了3臺S13型高性能變壓器，其中有2臺為“一拖多”變壓器，其平均損耗率僅為2.76%。

5　效果綜合評價

1）提高了加熱爐系統運行效率。孤東油田1號聯合站8#加熱爐系統運行效率從調節控制前78.82%提高到優化調節控制后的84.11%，系統運行效率提高了5.29%；9#加熱爐系統運行效率從調節控制前77.84%提高到優化調節控制后的82.58%，系統運行效率提高了4.74%，平均系統效率由原來的78.33%提高到目前的83.85%，平均系統運行效率提高了5.52%。這說明該自動調節控制系統現場應用取得了良好的優化調節控制效果，達到了項目研究的目的。

2）實現了加熱爐風量的自動調節和優化控制。通過開展便攜式加熱爐效率自動測試調節儀的研制與應用，有效地改善加熱爐進風量、燃料油之間的優化比例，達到加熱爐運行效率的最佳的目的，對加熱爐開展綜合節能技術研究具有重大而現實的借鑒指導意義。

3）降低了節能檢測人員的勞動強度。通過建立采油廠機采、注水、集輸、加熱爐和鍋爐等“五大”系統測試數據庫的建立與應用，提升了節能檢測數據處理的自動化程度，減少節能檢測人員的勞動強度。特別是機采系統測試數據庫與采油廠油井動態分析數據庫的對接，可以直接調用采油廠油井動態分析數據庫的相關生產數據，避免了各油井生產運行參數重復統計、錄入等問題，大大地減少了節能檢測數據處理過程中的工作量。

4）實現了節能檢測數據信息的網絡資源共享和測試數據的優化綜合利用。通過采油廠機采、注水、集輸、加熱爐和鍋爐等“五大”系統測試數據庫的建立與應用，實現各系統設備運行效率自動計算、測試數據分析報表的自動生成，以及測試數據信息資源的網絡共享，避免測試資源浪費和測試數據利用率不高等問題，對指導油田節能工作和開展用能設備正確的能耗水平評價，具有重大而現實的經濟意義。

5）實現高壓供電線路能耗在線檢測。通過開展高壓電參數綜合測試裝置的應用研究，解決了高壓配電線路不能滿足在線檢測的技術難題，掌握高壓線路電運行參數的在線檢測方法，滿足采油廠檢測需要，對提出改進線路降損措施具有十分重要的作用。

6）降低了高壓線路及變壓器損耗。通過引進1臺高準確度的高壓電參數綜合測試裝置，實施對孤東油田北一線、南一線、南二線等6 kV高壓配電線路各能耗節點的在線檢測，找出了影響線路損耗的主要原因，并實施線路整體節能技術改造。改造后，3條6 kV高壓配電線路及變壓器平均損耗由改造前的19.8%下降到目前的6.7%，提高了用電管理水平和用能質量。

6　結束語

該項目通過便攜式加熱爐效率自動測試調節儀研究，提高了加熱爐系統運行效率，實現了加熱爐風量的自動調節和優化控制。通過采油廠機采、注水、集輸、加熱爐和鍋爐等“五大”系統效率測試數據庫建立的研究與應用，提升了節能檢測數據處理的自動化程度，減少節能檢測人員的勞動強度，實現測試數據的網絡共享和測試數據的優化綜合利用。通過開展引進高壓電參數綜合測試裝置的應用，實現高壓供電線路能耗在線檢測，解決了高壓配電線路不能滿足在線檢測的技術難題，降低了高壓線路及變壓器損耗。實踐證明，開展油田節能檢測及測試數據綜合應用技術研究，對采油廠開展節能降耗工作起到良好的促進作用，具有很好的推廣應用前景。

［1］朱益飛.加熱爐進風量的自動控制［J］.油氣田地面工程，2001，19（2）：51-52.

［2］朱益飛，石曉明，馬冬梅.提高孤東油田機采系統效率的探討［J］.電力需求側管理，2009，11（4）：44-48.

［3］朱益飛.便攜式加熱爐效率自動測試調節儀的研制與應用［J］.可編程序控制器與工廠自動化，2011，12（10）：54-57.

［4］王用橋，伍名山，羅海峰.淺談配電系統節電技術應用及效果分析［J］.油田節能，2007（1）：44-46.

安全平穩保供氣

中石化天然氣榆濟管道分公司所轄管網途經陜西、山西、河南、山東、河北5省，10個地市，沿線共有30座輸氣場站，64座閥室，管道穿越12條隧道，管網總長1 545.72 km。為了確保供氣沿線的企業和當地居民用氣，崗位工人通過技術培訓不斷提升現場管理和管道巡防能力，今年前10個月發現治理安全隱患20余項，為冬季安全平穩供氣夯實了基礎。

胡慶明

崗位工人在對運行設備安全巡檢

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.12.002

2015-06-27）

朱益飛，高級工程師，1989年畢業于華東石油學院（生產過程自動化專業），從事油田節能新技術新工藝的研究開發與推廣應用工作，E-mail：zhuyifei112.slyt@sinopec.com，地址：山東省東營市仙河鎮勝利油田孤東采油廠技術質量監督中心，257237。