新疆油田能耗监测系统研究

阮龙飞 周勇 汪洋 祝玉松 王扶辉（新疆油田公司工程技术研究院）

新疆油田能耗监测系统研究

阮龙飞 周勇 汪洋 祝玉松 王扶辉（新疆油田公司工程技术研究院）

能源精细管理是降低油田能耗的重要举措，但实现能源精细管理的基础是数据，因此如何及时准确的监测到相关数据至关重要。通过对新疆油田不同层级的能耗指标监测需求进行分析，对监测指标涉及的基础数据进行溯源，设计了软件的架构和功能，研发出了一套具监测、预警、预测、统计为一体的监测系统。系统运行后，缩短了能源统计周期，延伸了监测层级，满足了油田公司、二级生产单位、作业区/站库3个层级能耗指标按日监测的需求，实现管理节能10×104t（标煤）以上，节约费用约1亿元。新疆油田能耗监测系统的研发成功，在国内油田开发企业中尚属首次，为其它油田起到了借鉴和示范作用。

能耗指标；监测系统；能源管理

企业实现节能降耗主要有两种途径：从技术上，改进用能设备和工艺，提高能源利用效率；从管理上，合理安排和使用能源，优化设备运行参数，减少能源浪费。不管是技术还是管理，其基础都是效率、单耗、能耗等关键数据[1]。为此，中国石油开展了能源管理系统的研究，开发了中国石油节能节水管理系统。该系统创建了集团公司自下而上的能源数据采集、能源数据应用体系，实现了从集团、地区公司、采油厂的能源数据统一规范、统一管理和统一应用[2]。但系统采用的是每月人工抄表，逐渐上报的统计模式，人为因素影响大，且统计周期长缺乏实效性，也不具备能耗分析功能。为了实现能源精细管理，新疆油田充分利用现有数据库资源，研发了能耗监测系统，大大减少了人工录入的工作量，提高了时效性，并且延伸了监测层级，实现了从油田公司、采油厂、作业区/站库的能耗指标按日监测，达到了油田能源精细管理的数据要求。

1 能耗指标监测

能耗指标监测的目的主要有两个：准确的掌握能源消耗情况，为领导层提高决策依据；及时的发现问题，为管理和技术人员提供具体的措施对象[3-4]。新疆油田按层级大小从上到下可划分为油田公司、采油厂、作业区/站库、设备4个层级，不同层级有不同的能耗指标监测需求。油田公司和采油厂层级的监测指标满足领导层需求，作业区和站库的监测指标满足管理人员需求，设备监测指标满足技术人员需求，具体指标见表1。

2 基础条件分析

实现能耗指标监测的基础是数据，监测数据涉及的类型主要分为4类，产液量、产油量、注水量、注汽量等生产数据；天然气、煤、电、汽油、柴油、热力等能耗数据；电流、电压、温度、压力等设备运行数据；额定扬程、额定功率、额定排量、额定冲程、额定冲速等设备静态数据。

生产数据是现场每天自动计量后推送到新疆数字油田平台下的油气水井生产数据管理系统中，因此生产数据是齐全的。能耗数据除了电以外，其余数据由于没有远传计量器具都是采取人工计量，按厂按月人工统计存储到中国石油节能节水管理系统中。设备运行数据现场是采用SCADA系统、锅炉监控等系统按秒进行监测，数据自动存储到过程数据库、历史数据库、ORCAL等数据库中。设备静态数据是人工录入存储到油田ERP系统中，但在ERP系统中只有设备型号，没有具体的静态参数。能耗指标监测到设备需要以上4类数据齐全，这需要投入大量的计量器具和完善现有系统，同时还需要调用所有与设备相关的各监控系统接口，工作复杂繁琐且软硬件经济投入大[5-6]，因此，能耗监测系统研发分多期完成，一期工程监测最低层级到作业区（站库），监测周期为日。

表1 能耗指标监测需求表

3 系统设计

3.1 功能架构设计

系统建设的一期工程目标是实现从公司、二级生产单位到作业区/站库3个层级的能耗和单耗的监测（图1），及时发现存在能耗指标异常的作业区或站库做到科学决策，确保油田主要的耗能系统高效运行。主要工作内容如下：

1）完善油气水井生产数据管理系统，增加站库能耗信息，在关系数据库的支撑下综合集成生产与能源系统各种相关信息，实现能耗指标的监测。

2）在准确分解油田能耗构成的基础上，建立能源系统指标预测模型，为油田实现能耗事前管理提供数据支持。

3）通过能耗统计和指标对比分析，挖掘油田节能潜力。

3.2 主要功能

1）指标监测及预警。从油田能耗监测系统数据库中读取数据，实现表1中油田公司、二级生产单位、作业区/站库能耗和单耗数据的按日监测，并且对超出正常范围值的单耗指标进行预警显示，支持用户快捷查阅每个层次的超标单位，达到从上到下逐级定位、精确分析的功能。

图1 能耗监测系统一期工程功能架构图

2）指标预测。基于历史数据，采用线性回归和指数拟合的方法，可实现预测机采、注汽、注水、集输、处理（原油处理、天然气处理、污水处理）油田5大系统的能耗和单耗，进而按月度、季度、年度预测出油田公司、二级单位能耗和吨油、吨液单耗为油田制定能耗计划提供依据。

3）统计分析。指标监测及预警功能模块中显示1天数据，统计分析模块以数据表格、柱状图、曲线图的方式按月、季度、年展示显示公司、二级单位、作业区/站库3个层级的能耗和单耗指标，并能与同期进行对比，分析出指标异常的阶段。

4）对标分析。机采、注汽、注水、集输、处理5大系统单耗指标既可实现单位内部和外部之间的横向、纵向对标，也可实现与国标、行标、企标的对标，进而找出差距，挖掘出油田节能潜力。对标分析功能业务流程见图2。选取国标、行标或企标作为参照单耗指标，根据单位、行政作业区、系统或周期选择单耗指标，将对比结果以表格和图形的形式进行显示。

图2 对标分析功能业务流程

5）报表管理。油田公司、二级生产单位监测的能耗和单耗指标数据全部可以按天、月、年，以设定的相应报表格式导出，并且报表格式还进行修改编辑，提高能源统计效率。

6）文档管理。涉及的项目立项计划、可行性研究、投资批复、实施方案、实施合同、施工方案、测试报告、验收、核查报告以及相关的技术报告等都可以分类上传到文档管理模块中，并且允许权限用户下载浏览。

7）数据管理。可视化分类显示所有相关基础数据，便于查看基础数据的质量和数据溯源。

8）系统管理。系统相关的辅助功能，包括用户权限的分配，用户登录的时间、登录人数，数据报错信息显示等。

4 系统应用

新疆油田能耗监测系统一期工程已通过上述设计与实现，并在油田13家主要二级生产单位逐步推广实施，达到了预期的应用效果：能耗指标监测和管理细化到了站库和重点耗能系统，统计周期从月缩短到了天，大大提高了数据时效性，每日都可清楚的掌握从公司、二级生产单位到作业区/站库3级层级的能耗和单耗情况，并对指标超标的单位及时预警（图3）双击超标单位，进入到二级单位监测页面可清晰的看到具体哪个耗能系统超标（图4），进而预警现场对该系统采取相应措施。

图3 油田公司层级能耗监测页面

图4 二级单位层级能耗监测页面

系统自运行以来，通过系统监测预警，现场及时调整注汽锅炉、加热炉、抽油机等耗能设备运行参数，提高了系统运行效率，吨油单耗年底比年初下降了5%，节约10×104t（标煤），节约费用近1亿元。

5 结论

1）新疆油田能耗监测系统研发成功，实现了能耗运行的全流程管理，保障了油田经济有效的合理利用能源。目前，国内油田上游企业还没有实现能耗按日监测的先例，因此新疆油田能耗监测系统的成功研发应用将会为其它油田起到借鉴和示范作用。

2）随着新疆油田油气生产物联网管理系统的建立，设备运行数据和静态数据的完善，能耗监测系统将与物联网系统连接，最终实现设备的实时监测。

[1]吴波.造纸过程能源管理系统中数据挖掘与能耗预测方法研究[D].华南理工大学，2012.

[2]王崇亮，余洋.企业能源管理信息化建设实践与探索.信息系统工程[J].2016，42（4）：45-47.

[3]龚燕，王弘历，游晓燕，等.炼化企业能源管控系统应用进展研究[J].2016，1（4）：10-13.

[4]任长春.鞍钢能源管理系统及应用[J].冶金自动化，2011，35（1）：16-22.

[5]张德钦.大型钢铁企业能源管理系统的设计及应用[J].化工自动化及仪表，2012，40（3）：390-393.

[6]黄永红.李闽.钢铁企业能源生产信息化的管理模式设计[J].冶金能源，2016，35（5）：13-18.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.11.014

阮龙飞，2015年毕业于长江大学（油气储运工程专业），从事油气田节能技术的研究，E-mail：476101356@qq.com，地址：新疆克拉玛依市胜利路87号，834000。

2017-07-27

（编辑 杜丽华）

中国石油新闻中心10月17日，吉林石化特种清洗技术人员开始对乙烯装置裂解炉TLE换热器实施清洗作业，提升设备换热效率。

秋冬季，对于地处东北的吉林石化正是高能耗运行周期。为了确保这一时期装置生产安全平稳，低耗高效，进入10月，这个公司生产运行与设备管理部门积极配合，结合装置秋季生产计划、设备运行状况，以及天气环境等因素，制定了具体的设备清洗工作表，有针对性地对生产装置换热系统实施清洗疏通。

“截至目前，我们已经收到了21套装置、30余台设备清洗任务，全部制定了清洗工作手册和质量规程。”承接设备清洗任务的吉林石化建修公司经理胡承刚介绍说。

炼油、乙烯生产系统是本次换热设备清洗重点。为此，吉林石化参照这两套装置生产计划，建立了设备清洗档案。本着“事前有部署、事中有监控、事后有评价”的原则，落实专业施工技术人员责任，进一步完善清洗作业技术参数，将结焦、凝堵设备对正常生产的影响降到最低，为装置生产的低耗高效创造良好条件。

据统计，10月以来，吉林石化已经完成了5套装置、15台换热器的清洗作业，使得生产装置运行能耗指标始终处于良好线位以上，为装置连续创效奠定了基础。