新疆油田能耗監測系統研究

阮龍飛 周勇 汪洋 祝玉松 王扶輝（新疆油田公司工程技術研究院）

新疆油田能耗監測系統研究

阮龍飛 周勇 汪洋 祝玉松 王扶輝（新疆油田公司工程技術研究院）

能源精細管理是降低油田能耗的重要舉措，但實現能源精細管理的基礎是數據，因此如何及時準確的監測到相關數據至關重要。通過對新疆油田不同層級的能耗指標監測需求進行分析，對監測指標涉及的基礎數據進行溯源，設計了軟件的架構和功能，研發出了一套具監測、預警、預測、統計為一體的監測系統。系統運行后，縮短了能源統計周期，延伸了監測層級，滿足了油田公司、二級生產單位、作業區/站庫3個層級能耗指標按日監測的需求，實現管理節能10×104t（標煤）以上，節約費用約1億元。新疆油田能耗監測系統的研發成功，在國內油田開發企業中尚屬首次，為其它油田起到了借鑒和示范作用。

能耗指標；監測系統；能源管理

企業實現節能降耗主要有兩種途徑：從技術上，改進用能設備和工藝，提高能源利用效率；從管理上，合理安排和使用能源，優化設備運行參數，減少能源浪費。不管是技術還是管理，其基礎都是效率、單耗、能耗等關鍵數據[1]。為此，中國石油開展了能源管理系統的研究，開發了中國石油節能節水管理系統。該系統創建了集團公司自下而上的能源數據采集、能源數據應用體系，實現了從集團、地區公司、采油廠的能源數據統一規范、統一管理和統一應用[2]。但系統采用的是每月人工抄表，逐漸上報的統計模式，人為因素影響大，且統計周期長缺乏實效性，也不具備能耗分析功能。為了實現能源精細管理，新疆油田充分利用現有數據庫資源，研發了能耗監測系統，大大減少了人工錄入的工作量，提高了時效性，并且延伸了監測層級，實現了從油田公司、采油廠、作業區/站庫的能耗指標按日監測，達到了油田能源精細管理的數據要求。

1 能耗指標監測

能耗指標監測的目的主要有兩個：準確的掌握能源消耗情況，為領導層提高決策依據；及時的發現問題，為管理和技術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、作業區/站庫、設備4個層級，不同層級有不同的能耗指標監測需求。油田公司和采油廠層級的監測指標滿足領導層需求，作業區和站庫的監測指標滿足管理人員需求，設備監測指標滿足技術人員需求，具體指標見表1。

2 基礎條件分析

實現能耗指標監測的基礎是數據，監測數據涉及的類型主要分為4類，產液量、產油量、注水量、注汽量等生產數據；天然氣、煤、電、汽油、柴油、熱力等能耗數據；電流、電壓、溫度、壓力等設備運行數據；額定揚程、額定功率、額定排量、額定沖程、額定沖速等設備靜態數據。

生產數據是現場每天自動計量后推送到新疆數字油田平臺下的油氣水井生產數據管理系統中，因此生產數據是齊全的。能耗數據除了電以外，其余數據由于沒有遠傳計量器具都是采取人工計量，按廠按月人工統計存儲到中國石油節能節水管理系統中。設備運行數據現場是采用SCADA系統、鍋爐監控等系統按秒進行監測，數據自動存儲到過程數據庫、歷史數據庫、ORCAL等數據庫中。設備靜態數據是人工錄入存儲到油田ERP系統中，但在ERP系統中只有設備型號，沒有具體的靜態參數。能耗指標監測到設備需要以上4類數據齊全，這需要投入大量的計量器具和完善現有系統，同時還需要調用所有與設備相關的各監控系統接口，工作復雜繁瑣且軟硬件經濟投入大[5-6]，因此，能耗監測系統研發分多期完成，一期工程監測最低層級到作業區（站庫），監測周期為日。

表1 能耗指標監測需求表

3 系統設計

3.1 功能架構設計

系統建設的一期工程目標是實現從公司、二級生產單位到作業區/站庫3個層級的能耗和單耗的監測（圖1），及時發現存在能耗指標異常的作業區或站庫做到科學決策，確保油田主要的耗能系統高效運行。主要工作內容如下：

1）完善油氣水井生產數據管理系統，增加站庫能耗信息，在關系數據庫的支撐下綜合集成生產與能源系統各種相關信息，實現能耗指標的監測。

2）在準確分解油田能耗構成的基礎上，建立能源系統指標預測模型，為油田實現能耗事前管理提供數據支持。

3）通過能耗統計和指標對比分析，挖掘油田節能潛力。

3.2 主要功能

1）指標監測及預警。從油田能耗監測系統數據庫中讀取數據，實現表1中油田公司、二級生產單位、作業區/站庫能耗和單耗數據的按日監測，并且對超出正常范圍值的單耗指標進行預警顯示，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 能耗監測系統一期工程功能架構圖

2）指標預測。基于歷史數據，采用線性回歸和指數擬合的方法，可實現預測機采、注汽、注水、集輸、處理（原油處理、天然氣處理、污水處理）油田5大系統的能耗和單耗，進而按月度、季度、年度預測出油田公司、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。

3）統計分析。指標監測及預警功能模塊中顯示1天數據，統計分析模塊以數據表格、柱狀圖、曲線圖的方式按月、季度、年展示顯示公司、二級單位、作業區/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大系統單耗指標既可實現單位內部和外部之間的橫向、縱向對標，也可實現與國標、行標、企標的對標，進而找出差距，挖掘出油田節能潛力。對標分析功能業務流程見圖2。選取國標、行標或企標作為參照單耗指標，根據單位、行政作業區、系統或周期選擇單耗指標，將對比結果以表格和圖形的形式進行顯示。

圖2 對標分析功能業務流程

5）報表管理。油田公司、二級生產單位監測的能耗和單耗指標數據全部可以按天、月、年，以設定的相應報表格式導出，并且報表格式還進行修改編輯，提高能源統計效率。

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

7）數據管理。可視化分類顯示所有相關基礎數據，便于查看基礎數據的質量和數據溯源。

8）系統管理。系統相關的輔助功能，包括用戶權限的分配，用戶登錄的時間、登錄人數，數據報錯信息顯示等。

4 系統應用

新疆油田能耗監測系統一期工程已通過上述設計與實現，并在油田13家主要二級生產單位逐步推廣實施，達到了預期的應用效果：能耗指標監測和管理細化到了站庫和重點耗能系統，統計周期從月縮短到了天，大大提高了數據時效性，每日都可清楚的掌握從公司、二級生產單位到作業區/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警（圖3）雙擊超標單位，進入到二級單位監測頁面可清晰的看到具體哪個耗能系統超標（圖4），進而預警現場對該系統采取相應措施。

圖3 油田公司層級能耗監測頁面

圖4 二級單位層級能耗監測頁面

系統自運行以來，通過系統監測預警，現場及時調整注汽鍋爐、加熱爐、抽油機等耗能設備運行參數，提高了系統運行效率，噸油單耗年底比年初下降了5%，節約10×104t（標煤），節約費用近1億元。

5 結論

1）新疆油田能耗監測系統研發成功，實現了能耗運行的全流程管理，保障了油田經濟有效的合理利用能源。目前，國內油田上游企業還沒有實現能耗按日監測的先例，因此新疆油田能耗監測系統的成功研發應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物聯網管理系統的建立，設備運行數據和靜態數據的完善，能耗監測系統將與物聯網系統連接，最終實現設備的實時監測。

[1]吳波.造紙過程能源管理系統中數據挖掘與能耗預測方法研究[D].華南理工大學，2012.

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

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

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

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

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

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.11.014

阮龍飛，2015年畢業于長江大學（油氣儲運工程專業），從事油氣田節能技術的研究，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人員開始對乙烯裝置裂解爐TLE換熱器實施清洗作業，提升設備換熱效率。

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安全平穩，低耗高效，進入10月，這個公司生產運行與設備管理部門積極配合，結合裝置秋季生產計劃、設備運行狀況，以及天氣環境等因素，制定了具體的設備清洗工作表，有針對性地對生產裝置換熱系統實施清洗疏通。

“截至目前，我們已經收到了21套裝置、30余臺設備清洗任務，全部制定了清洗工作手冊和質量規程。”承接設備清洗任務的吉林石化建修公司經理胡承剛介紹說。

煉油、乙烯生產系統是本次換熱設備清洗重點。為此，吉林石化參照這兩套裝置生產計劃，建立了設備清洗檔案。本著“事前有部署、事中有監控、事后有評價”的原則，落實專業施工技術人員責任，進一步完善清洗作業技術參數，將結焦、凝堵設備對正常生產的影響降到最低，為裝置生產的低耗高效創造良好條件。

據統計，10月以來，吉林石化已經完成了5套裝置、15臺換熱器的清洗作業，使得生產裝置運行能耗指標始終處于良好線位以上，為裝置連續創效奠定了基礎。