注入系统能源管控等级评估方法研究

翟民江（大庆油田井田实业公司运输服务分公司）

能源管控是利用互联网技术，通过配备符合标准的仪表以及采用在线采集的方式达到准确计量，利用有线及无线相结合的传输方式有效的传输数据，再进行对标及系统建模，从而实现能源利用最优化，促进经济效益最大化的活动[1]。建立能源管控系统，对能源消耗进行实时监控、分析诊断和优化指导，辅助以相应的管理手段，是油田企业强化用能管理的必然趋势[2]。能源管控按照达到的功能可以分为5 个等级分别为计量级、监测级、分析级、优化级、智能级[3]。计量是能源管控的基础，能够实时准确计量是实现其他等级的前提，目前各油气田企业能源计量器具配备不足，数据远传率低[4]；监测级是在实现计量级的基础上增加了能源的计划管理，绩效参数的计算及综合查询功能，对于异常参数给出提示，同时具备主要耗能设备的管理功能；达到分析级首先要结合现有的对标指标，注入系统能效对标指标包括每兆帕注水单耗、注水泵机组平均效率和注水系统效率、蒸汽生产单耗和锅炉效率，通过对标分析提出针对性的意见。优化级能源管控系统除包括分析级和监控级能源管控系统功能外，还应具有优化管理模块，此模块可在能源管控系统上开发，也可预留数据接口与现有的优化软件或与能量优化管理平台对接。智能级即把能源管控系统加入闭环控制功能，实现全方位闭环管理。随着能源管控建设的有序推进，对企业实施能源管控的成熟度有相应的等级评估势在必行。能源管控评估的方法主要采用量化分析的方法，对为每一能源管控等级设置详细的评估项，每一评估项对应具体细节得分，每一大项满分为100 分，通过此等级评估的分析不得少于80 分，超过80 分方可对下一项进行评估。

1 注入系统计量级要求及评估方法

注入系统计量级的要求，于其他系统参照的标准类似，主要应符合GB/T 20901 和Q/SY 1212 的相关规定。配置站、注入站（注聚合物、注水、注蒸汽、注天然气、注二氧化碳等）各生产工艺能耗应按能源实物类型分类单独计量；对于多压力等级的注水站，各压力等级应单独计量。注入系统计量级的评估要求见表1。

2 注入系统监测级要求及评定方法

注入系统监测级宜在计量级能源管控系统基础上建设监测级能源管控系统，主要应具备选择能源绩效参数采集及计算、数据传输设定以及基准值设定等功能。注入系统的主要设备为电动机、泵机组，系统主要能源绩效参数包括：注水单耗、机组效率，注入系统能耗能源绩效指标及其对应的参数见表2。

表1 注入系统计量级评估方法

表2 注入系统能源绩效参数及其对应的采集变量

确定相关测点是进行绩效参数采集计算的基础，只有测点位置及采集参数才能布置相关仪器，完成能源管控监测级的目标，其相关测点见表3。

表3 注入系统的测点的分布

通过对注入设备的电力参数、出入口压力、注入量等数据的采集，最终我们可以通过计算得到注入单耗、机组效率。计算方法参照GB/T 33653 的计算方法。

数据的在线监测需要建立独立的数据库，用于数据的储存及计算。同时数据库的接口能与现有的生产管理系统进行通信。注入系统的能效基准值的设定至少应该包含注入系统综合能耗、注入单耗、机组效率、功率因素、节流损失率、注入量等参数。基准值的选取如果没有较大的设备或工艺变化可以选取近一年的生产及能耗数据，对于能源绩效参数波动较大可以应用统计学回归分析的方法进行预测及设定。注入系统监测级的评估要求见表4。

3 注入系统分析级要求及评定方法

注入系统分析级主要在监测级的基础上加入能源绩效参数纵向分析和横向对标，提出注入系统的节能增效建议。其中注入系统的能源绩效参数纵向对标，指选择主要的能源绩效指标与满足对比条件（注入系统在主要设备不变的情况下指相似的压力及注入量等的历史数据进行比对分析。横向对标应结合不同用途及技术参数，根据不同注入系统的实际特点，同时与相似企业开展能效对标活动，可以与统建的能效管理系统中先进指标进行对比。注入系统分析级的评估要求见表5。

4 注入系统优化级要求及评定方法

注入系统优化级是在分析级的基础上，增加了系统优化功能，即通过对采集数据的计算分析，监控关键绩效指标，利用合理模型进行模拟运行，不断调整注入系统的关键参数如电动机转速及阀门开合角度等，最终找到系统最优解，使注入系统能源的使用达到最低值，最终减少企业运行成本[5]。注入系统优化级的评估要求，见表6。

表4 注入系统监测级评估方法

表5 注入系统分析级评估方法

表6 注入系统优化级评估方法

5 注入系统智能级要求及评定方法

注入系统智能级主要要求，在优化级的基础上加入了控制模块，同时与系统集成进而实现对注入系统的闭环控制，由于彻底改变对注入系统的控制方式，将影响现有的管理方式，促进其生产全过程的能源使用科学化管理和精细化控制[6]。注入系统智能级的评估要求，见表7。

表7 注入系统智能级评估方法

6 实证分析

某油田注入系统进行能源管控试点，现有抽油机521口，注水井302口，集油间23座，采集注水间电量、三项电流、井瞬时注水量、注水压力等数据16 项，计算得到有功功率、无功功率、功率因数数据3项，实现数据自动远传，间内无人值守。仪表精度满足Q/SY 09004.3 的要求。注入系统能源管控管理应用相对较为成熟[6]，软件实现具体功能如下：

◇实现了电动机电量的准确计量；

◇实现了注入系统主要绩效参数每天监测；

◇对在线监测数据进行存储分析设定基准值；

◇用能指标月度考核；

◇能耗情况个性展示；

◇对标分析在线进行；

◇注水系统自动优化；

◇可以远程启停，进行自动化管理。

该油田注入系统能源管控评估情况见表8。

表8 油田注入系统能源管控评估得分

由表8 可知，该油田注入系统已经达到优化级，也可以人工远程控制，但没有达到自动控制的功能，所以没有达到智能级。

7 结论

注入系统能源管控评估方法研究是为了研究注入系统能源管控功能，每个关键功能及技术进行分析研究量化打分，结合注入系统的特点及不同阶段之间的关系，通过量化分级判断能源管控到达的阶段。通过对某油田注入系统进行验证，判断该注入系统能源管控水平处于优化级阶段，间接验证了此方法对于注入系统能源管控评估是有效的，也为该系统后续能源管控功能完善提供了方向。