稠油生产能效对标方法及指标体系研究

马中山 葛苏鞍 曹莹 帕尔哈提·阿布都克里木 胡月

（1.中国石油新疆油田分公司实验检测研究院；2.东北石油大学）

稠油生产能效对标方法及指标体系研究

马中山1葛苏鞍1曹莹2帕尔哈提·阿布都克里木1胡月2

（1.中国石油新疆油田分公司实验检测研究院；2.东北石油大学）

针对稠油热采高能耗的现状，从节能管理角度出发，通过对稠油生产工艺及其能耗分布情况的分析，研究适用于稠油生产系统的能效对标方法。同时，采用要素建模法构建稠油生产能效对标指标体系，体系整体分为宏观综合和工艺过程、终端设备2个层次，共22项指标。在此基础上，对2个不同油田的6个稠油开采区块进行了对标实践，结果显示2个油田的注汽、机采、集输三大系统的能效水平不尽相同，进一步验证了研究确定的对标方法和指标体系能切实用于稠油生产对标工作中，并直观反映出企业的能效水平。

稠油生产；能效对标；指标体系；要素建模法；对标实践

近几年我国稠油产量大幅提高，但由于稠油自身的黏度高、密度大、流动难等特点，致使稠油开采和输送环节的能耗明显高于常规油田，可达普通原油开采能耗的4～5倍，稠油生产的高能耗直接制约了稠油油藏的高效开发。能效对标是企业改善能源管理绩效的重要方法与工具[1]。因此，研究适用于稠油生产的能效对标方法，是有效开展对标工作以及降低稠油生产能耗、促进稠油开采节能工作的重要途径。能效对标能够成功开展的关键在于对标方法的选择以及建立与之协调的能效对标指标体系。

1 生产工艺及能耗分析

稠油按其原油脱气黏度的不同可分为普通稠油、特稠油及超稠油等类型。针对稠油黏度大、流动性差等特征，对于普通稠油油藏一般采取注水开发方式，相应可采用的水驱开采技术主要包括机械降黏、井筒加热、掺稀降黏、化学降黏以及相应的配套工艺等；对于特稠油和超稠油油藏多采用热力开发方式进行开采，即将高温蒸汽注入到油层，使油层中的稠油升温融化和降黏，以提高其在地层中的流动性，然后再采用机械举升方式把井下流体抽汲到地面。目前，可采用的热采技术主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油（SAGD）、火烧油层以及稠油热采配套工艺技术等。国内特稠油和超稠油多采用注蒸汽作为主要降黏方式。据统计，在稠油热采中，每开采1 t稠油消耗3～5 t高温蒸汽，油汽比为0.2～0.3。

稠油生产系统作为油田生产系统的一个重要组成方面，其稠油生产过程包括高温高压蒸汽的生产与输送过程、蒸汽注入井底后的换热过程、油水混合物的采出过程、采出液油气水分离过程以及采出水的循环利用过程，一般可概括为主要生产系统和辅助生产系统两部分。其中，主要生产系统包括注汽系统、机械采油系统和集输系统三部分；辅助生产系统主要指为满足稠油主要生产系统的工艺需要和正常运转，提供动力、电力、热力供给以及生产原料、各种载能工质（如一次水、循环水、氮气等）输送的相关配套系统。

稠油生产的主要能耗集中在注汽、机采、集输这三大系统中。其中，注汽系统的主要耗能设备为注汽锅炉，消耗的主要能源种类为电能、天然气、燃料油或渣油等燃料。机采系统的主要耗能设备为抽油机和泵机组，消耗的能源种类主要为电能。集输系统的主要耗能设备为加热炉和泵机组，消耗的能源种类主要为天然气和电能。

2 能效对标方法选择

能效对标是指企业为提高能源利用水平，以国际国内同行业先进企业为标杆，与之进行能效指标对比，查找各项能效指标差距的生产工艺或企业管理方面的制约因素，进而制定有针对性的提效方案，促进企业达到标杆或更高能效水平的节能实践活动。

2.1 对标分类

在能效对标过程中，根据企业所选择的对标单位的不同，一般可以将企业能效对标分为四种类型：内部对标、竞争性对标、行业对标和一般性对标。任何一种对标方法都不是尽善尽美的，各有利弊[2]。不同对标类型优缺点对比情况见表1。

表1 不同对标类型对比分析

此外，在对标的具体创标建模过程中，目前常用的建模方法主要有六种：剪刀思维法、责任层级法、要素建模法、协同创标法、SWOT分析法和PDCA循环法[3]。其中，前四种方法又称“泓冰标杆管理四法”，是被国际管理学界誉为“全球全面标杆管理之父”的陈泓冰教授在多年的学习、实践和思考过程中总结提炼出来的，SWOT分析法和PDCA循环法都是企业战略管理和质量管理常用的方法，在对标管理中应用非常广泛。

同时，要素建模法因其遵循“万事抓重点”的理念又被称为标杆管理的精髓。要素建模法是将管理中的各模块按层级分解，围绕各管理环节背后的关键要素来进行创标建模，从而实现全面全环节管控到位和持续改进。要素建模法将复杂问题简单化、简单问题标准化、标准问题“傻瓜”化，优化“关键环节”，循环递进，实现管理突破。在具体建模过程中，即针对“关键环节”，要确立“关键要素”，对应建立多个层级[4-5]。层级之间是上级与下级关系、目标与条件关系、果与因关系，下一级既是上一级的分解也是上一级的保障。

2.2 对标方法

基于前述的对标类型，考虑到稠油生产的特点，可将稠油生产能效对标分为纵向对标（内部对标）与横向对标（外部对标）两类。其中，纵向对标用于对标的初始阶段，是比较简单的对标管理，其优点是内部标杆资料和信息易于获得，不存在资料转换问题，无需考虑涉及商业机密问题；缺点是视野比较狭隘，不易找到最佳节能实践典范，并且学习的对象仅限于企业内部，不易为企业节能管理带来创新性突破。横向对标是一种非常好的引进先进能效管理和节能技术的方式，有助于企业找到行业内的优秀标杆。但横向对标操作难度相对较大，目前只能尝试在同一公司的各油气田企业间开展。

此外，在创标建模过程中，根据稠油生产的实际特点，经分析对比，确定可采用“要素建模法”的理念，将整个对标活动作为工作项目，根据用能环节将该项目分为若干模块，根据各模块的重点环节建立各级指标，找到关键要素，针对每个要素形成岗位标准，将操作行为规范化、标准化、数据化，同时形成保障措施，最终完成创标建模，横向改善及纵向传播。

3 对标指标体系

在具体构建稠油生产能效对标指标体系过程中，首先确定了构建应遵循的全面性、独立性、可比性、代表性、过程性以及可测性和向导性原则，在此基础上，综合考虑不同油气田稠油的生产特性，充分分析各工艺系统和生产流程，从描述稠油生产综合能效水平、生产系统工艺指标以耗能设备运行状况的不同角度出发，建立了稠油生产能效对标指标体系。

3.1 指标体系

稠油生产能效对标指标体系分为宏观综合指标、工艺过程指标和终端设备指标3个层次构建。其中，第一层次是反映稠油生产系统整体能源利用水平的综合性指标，主要以最终产品的单位能耗来表示；第二层次是反映稠油生产各系统、用能环节的工艺过程指标；第三层次是反映耗能设备能效水平的终端指标。具体指标体系结构见图1。

同时，考虑到各个系统中所用耗能设备不尽相同，或同类设备的考核指标不同，为便于选用，在图1所示的体系结构图的基础上，将三级指标（终端设备指标）合入二级指标（工艺过程指标）中，得到调整后的稠油生产能效对标指标体系，具体如图2所示。稠油生产能效对标指标体系共分为2个层次：

1）第一层次为宏观综合指标，共包含四项单耗指标。

2）第二层次为工艺过程、终端设备指标，在该层次指标中，按照稠油生产的主要工艺流程，划分为注汽系统、机采系统、集输系统三部分。此外，对于注汽系统、集输系统，除其自身的几项对标指标外，考虑其内部的注汽锅炉、加热炉等热力设备，增加了排烟温度、空气系数、环表温差几项辅助指标，以更全面、合理地对比，评价热力设备的整体情况。

图1 稠油生产能效对标指标体系结构

图2 调整后的稠油生产能效对标指标体系结构

3.2 指标计算

在研究确定图2所示的稠油生产能效对标指标体系的同时，需要对体系中各项指标的计算方法、参数的统计口径，以及指标的影响因素和改进途径等进行相应的分析。

1）宏观综合指标。对于宏观综合指标而言，相应的单耗指标在计算过程中所需的各参数均需要按规定的统计期内的数据进行分析计算。

2）工艺过程、终端设备指标。对于工艺过程指标和终端设备指标而言，对于不同的系统，统计口径有所不同。

注汽系统：各单耗指标在计算过程中所需的各参数均需要按规定的统计期内的数据进行分析计算；注汽锅炉、注汽管线的相应指标按测试时的数据进行计算。

机采系统：单耗在计算过程中所需的各参数均需要按规定的统计期内的数据进行分析计算；系统效率、功率利用率等指标按测试期间平均值数据进行计算。

集输系统：单耗指标在计算过程中所需的各参数均需要按规定的统计期内的数据进行分析计算；泵机组、加热炉的相应指标按测试时的数据进行计算。

4 对标实践

基于前述研究确定的稠油生产能效对标方法及相应的指标体系，研究过程中分别对2个油田企业共6个稠油开采区块进行了对标实践。由于2个油田的自然环境、工艺特性等均存在较大差异。因此，实践仅选定了注汽、机采、集输三大系统共六项能效指标进行了对比分析，对比结果见表2。不同生产系统，2个油田所表现出的能效水平也不尽相同。

1）注汽系统。油田1各区块对应的四项指标的水平均高于油田2各区块，最终选取油田1对应的各区块中各指标的最高水平对应的指标值作为相应的标杆值，为其他水平低的区块作为改进的标杆。

2）机采系统。油田1中各区块的系统效率均低于油田2中各区块的系统效率值，因此，最终选取油田2中最高水平的区块的系统效率值23.9%作为相应的标杆值。

3）集输系统。对于转油泵机组，油田1普遍低于油田2，但两者的最高水平相同，均为42%，因此，最终选取42%作为相应的标杆值。对于输油泵机组，油田1中的各区块均低于油田2，因此，最终选取油田2中最高水平的区块的机组效率值51%作为相应的标杆值。

由上述的对比分析可知，油田1和油田2均有各自的优势和劣势，通过对标的方式，两家油田可以直观了解各自的生产水平，发现耗能重点环节和能效管理的薄弱环节，针对能效水平低的系统和环节查找问题，提出切实有效的节能改进措施，进而实现稠油高效开采。

表2 稠油生产能效对标指标及标杆

5 结束语

目前，稠油开采技术不断发展，但稠油开采能耗仍远远高于常规油田。为了更有效地实现稠油的低耗高效生产，从能源管理的角度出发，着手从管理层面分析研究促进稠油生产节能降耗的措施。鉴于能效对标的以对比促改进的理念，将其引入稠油生产的节能管理工作中，通过对稠油生产工艺及其能耗的分析，确定出适用于稠油生产模式的能效对标方法，并在此基础上，采用“要素建模法”构建了相应的能效对标指标体系，为具体的对标工作的开展提供了坚实的理论依据。

同时，在结合稠油生产工艺特点以及现场实际生产情况等诸多因素的同时，针对提出的能效对标方法及指标体系，开展了相应的对标实践工作。结果表明，研究确定的稠油生产能效对标方法以及构建的能效对标指标体系能够切实应用于稠油生产的实际对标工作中。同时，通过实践结果中各项指标值的对比，可以清晰、直观地反映出各油田实际生产的能效水平以及相互之间的差距，为后续的节能管理和技改方案的制定等提供一定的技术导向。

[1]王冬寒，邹宇航.油气田生产企业的能耗对标分析[J].石油和化工节能，2010（3）：8-10．

[2]张德元，文涵灵，张余，等.能效对标网络管理平台的开发与构建[J].石油与天然气化工，2012，41（3）：349-352．

[3]马建国，蒲明，张余，等.油气田企业能效对标方法初探[J].石油规划设计，2014，25（3）：1-3．

[4]陈由旺，穆剑，马建国，等.油气田能源效率指标体系及评价模型的研究[J].石油规划设计，2008，19（3）：1-4．

[5]熊华文，周伏秋，刘静茹.浅议能效对标指标体系的构建与应用[J].中国能源，2008（11）：27-31．

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.01.015

2016-10-19

（编辑 杜丽华）

马中山，2016年毕业于中国石油大学（华东）（石油工程专业），从事节能监测工作，E-mail：mazhongshan@petrochina. com.cn，地址：新疆克拉玛依市准噶尔路29号，834000。