油田区块节能技术措施节能量核算方法研究

（中国石油天然气集团公司节能技术监测评价中心）

节能量的审核是节能技改投资经济可行性分析和评价的关键；也是合同能源管理中节能效益分享的依据[1-2]；也是重点用能企业节能考核，实行奖惩措施的基础，所以国家及相关行业积极制定节能量测量与验证方法。在油田企业降本增效的背景下，推进合同能源管理不仅能降低开采成本，也能使多方共赢，目前油田企业出具了一系列的核算方法，但都只是针对单一的节能技术措施，针对区域性的多种节能措施的节能量核算并没有一定的方法，故文中开展区块多种技能措施的节能量核算方法研究，更好为企业节能技措节能量核算提供指导依据。

1 油田区块节能量

为了降低某区块的生产综合能耗，往往对区块的各系统采取节能技术措施，以便达到整体能耗的降低，当对采取的节能技术措施进行节能量核算时，由于系统之间关联性较强，核算节能量时相互影响较大无法单独评价某一项节能技术措施的效果，故把该区块作为一个整体进行节能量核算。

节能量是指满足同等需求或达到相同目的的条件下，能源消费减少的数量，满足同等需要是指在生产的产品是合格产品的前提下，所生产的产品、产量相同，或所需的工作量、服务相同[3]。产品节能量是用统计报告期产品的单耗与基准期产品的单耗的差值，参照统计报告期产品产量来计算节能量。当项目的生产能力扩大、产量增幅较大时，为了避免由于产量规模扩大引起的产品单耗降低，采用的是统计报告期产品单耗与基准期产品单耗的差值，参照基准期产量来计算节能量[4]。产值节能量是用统计报告期单位产值能源消耗量与基准期单位产值能源消耗量的差值，参照统计报告期的产值来计算的节能量。当项目的生产能力扩大、产值增幅较大时，为了避免由于经营规模化、产值增大引起的产值单耗降低，应采用统计报告期单位产值能源消耗量与基准期单位产值能源消耗量的差值，参照基准期的产值来计算节能量[5-6]。

2 节能量测量计算方法

节能量测量是指采用测量的方法，准确地测定出节能改造创造的节能量的过程。主要是对项目改造前后的能源消耗进行测量与验证。根据用能单位、设备、系统的具体特点，在正常运行条件选用各典型工况，对整体或局部进行对比测量，从而得到正确的能源消耗量。节能量测量常采用直接对比测试法。通常在统计报告期，当节能措施可以关闭且不影响项目运行时，进行基准期参数测量，为了对比节能效果，当节能措施开启时，再次测量同种工况下，项目边界内的统计报告期能源消耗量[7-9]。节能量测量步骤见图1。

图1 节能量测量步骤示意图Fig.1 Schematic diagram of energy measurement steps

节能量(Es)、基期能耗(Eb)、统计报告期能耗(Er)和校准能耗(Ea)的关系如图2所示。

图2 节能量与基期能耗和报告期能耗、校准能耗关系示意图Fig.2 Schematic diagram of the relationship between energy and energy consumption in base period，energy consumption in reporting period and energy consumption in calibration

报告期内的节能量(Es)由式（1）计算：

式中：Es为节能量，tce；Er为统计报告期能耗，tce；Ea为校准能耗，tce。

1）油田生产产品节能量。用统计报告期油田单位产品产量能源消耗量与基期油田单位产品产量能源消耗量的修正值的差值和报告期油田产品产量计算的节能量[10]。油田生产产品节能量按式（2）计算：

式中：ΔEe为油田生产产品节能量，tce；ebc为统计报告期单位油田油气综合能耗，tce/t；k为油田开发影响修正系数，k值若超过1.36，则按1.36计算；σ为基期油田综合含水率，%；δ为统计报告期油田自然递减率，%；ejc为基期单位油田油气生产综合能耗，tce/t；Mb为统计报告期油田油气当量产量，t。

2）油田生产产值节能量。用统计报告期油田单位产值能源消耗量与基期油田单位产值能源消耗量的修正值的差值和报告期油田产值计算的节能量。油田生产产值节能量按式（3）计算：

式中：ΔEz为油田生产产值节能量，tce；ebz为统计报告期单位工业产值综合能耗，tce/万元；ejz为基期单位工业产值综合能耗，tce/万元；Gbz为统计报告期工业总产值（可比价），万元。

3）技术措施节能量。以单耗变化为依据的技术措施节能量按式（4）计算：

式中：ΔEcs为技术措施节能量，tce；ehcs为技术措施实施后单位产品（或工作量）综合能耗，吨标准煤每单位产品（工作量）；eqcs为技术措施实施前单位产品（或工作量）综合能耗，吨标准煤每单位产品（工作量）；Mhcs为技术措施实施后单位产品（或工作量）的产量（或数量）。

各种节能量计算方法的推荐程度见表1，一般油田区块节能量核算采用技术措施节能量方法，而产品和产值节能量主要用于管理和结构性调整的技术措施的节能量核算。

表1 节能量计算方法的推荐程度Tab.1 Recommended degree of energy calculation method

3 现场应用

某油田区块生产工艺为排水采气工艺，共有15座井场的68口排采井，前期均采用燃气发电机为井场供电，由于发电机效率较低，为了降低能耗，合理优化动力结构，降低成本支出，对60座井场实施了燃气发电机发电改造为网电变压器直接供电的节能改造，新建10 kV架空线路，负荷中心至末端最远线路长约6 km。项目完成后对该区块进行节能量核算。

3.1 项目边界

该项目改造前耗气边界为15座井场燃气发电机燃料气（煤层气）供入端，单座井场改造后的供电边界自变压器高压端，总体边界在线路T接出口电度表处。输出端边界在井场煤层气输出端流量计处，单井场供电系统改造项目边界示意图见图3。

图3 单井场供电系统改造项目边界示意图Fig.3 Schematic diagram of single well power supply system renovation project boundary

3.2 能量计算方法和校核

3.2.1 项目节能量计算

单井的计算方法采用公式4中的以单耗降低为依据的技术措施节能量计算，并对基期的能耗进行校准。项目总体的能耗，按照《用能单位节能量》（GB/T 13234—2018）给出的公式计算。

式中：排Es采井井场系统节能量，tce；Eb,i第i号排采井井场基期校准能耗，tce；

式中：Ea,i第i号排采井井场基期能耗，tce；Ma,i第i号排采井井场基期产品量，104m3；Mb,i第i号排采井井场报告期产品量，104m3；Er,i第i号排采井井场统计报告期能耗，tce；Esa1排采井间接能耗效应修正量，tce；Esa2采井重复计算修正量，tce。

在该项目中排采井间接能耗效应修正量为新建10 kV的14 km架空线路的线路损耗。

由于该项目排采井的每一座井场都是单独的，15座井场在用能上都没有相互的内在的联系，在节能量上无重复的计算，所以取排采井重复计算修正量Esa2=0。

3.2.2 数据获取方法和来源

1）采用现场采气队安装的计量仪表（气体流量计、液体流量计、电度表）计量统计的数据，主要包括：改造前后（基期、统计期）15座井场所有排采井（68口排采井）的产气量；改造前（基期）15座井场燃气发电机组的燃气量；改造后（统计期）15座井场总的耗电量及每座站场的耗电量；改造前后（基期、统计期）15座井场所有排采井（68口排采井）的产水量。

2）现场测试数据：基期15座井场每台发电机的发电量单耗测试；统计报告期电力接线出处电能测试；统计期15座井场变压器电参数测试，单耗测试；线路损耗现场测试。

3.2.3 结果数据

根据区块生产数据和现场15座井场的能耗测试数据，经计算项目改造完成，区块报告期能耗为228.574 tce，基期校准后能耗量为1 765.820 tce，线路变压器新增能耗量为4.93 tce，故项目节约能源为1 532.316 tce，报告期井场生产和耗能数据表见表2、基期井场耗能数据校准情况见表3。

表2 报告期井场生产和耗能数据Tab.2 Well site production and energy consumption data during the reporting period

表3 基期井场耗能数据校准情况Tab.3 Calibration table of wellsite energy consumption data in base period

对结果数据进行不确定度分析：

1）基期的能耗数据主要为发电机消耗的煤层气，每座井场均有流量计计量，计量仪表均在检定周期内，没有不确定的数据。

2）基期的生产数据为井口气产量和井口产水量，数据均来自生产报表，每个数据点均有仪表计量，计量仪表均在检定周期内，没有不确定的数据。

3）报告期的能耗数据主要为井场电力消耗，每座井场均有电能计量仪表，计量仪表均在检定周期内，没有不确定的数据；15座井场变压器的电力消耗，均为测试数据，测量仪表均在检定周期内，没有不确定的数据。

4）报告期的生产数据为井口气产量和井口产水量，数据均来自生产报表，每个数据点均有仪表计量，计量仪表均在检定周期内，没有不确定的数据。

该区块15座井场的68口排采井实施燃气发电机发电改造为电网变压器直接供电的节能改造后，优化了开采工艺，节约了能源。优化后具有以下效果：

1）项目实现了煤层气井连续稳定排采的生产制度，根据燃气发电机与网电井场运行记录进行分别等量抽样分析。燃气发电机井场供电可靠率99.42%，网电井场供电可靠率99.63%，网电的供电可靠率稍高于燃气发电机。

2）网电改造后提高了能源利用率，优化了用能结构。网电改造后可减少污染物排放。

3）网电改造后减少自用气量209.77×104m3/a，年提高商品率0.36%。

4）网电改造后可节约发电机维保费用约105.4万元/a。按照燃气销售单价1.36元/m3（不含税）、电价按0.61元/kWh计算，可节约能源费用123.12万元。

5）降低员工劳动强度的必要性，根据分析燃气发电机供电巡检平均耗时110.98 min/井。网电供电巡检平均耗时99.38 min/井，比燃气发电机供电巡检耗时减少11.6 min，降低了10.45%，员工劳动强度下降。经计算分析网点改造后，年可节约标煤为1 532.316 tce。

4 结论

1）节能量是合同能源管理的重要依据，是各方利益分成的基础数据也是项目实施后节能效果的具体体现，正确选择节能量的核算方法，才能保证核算结果的正确性。

2）产品和产值节能量主要用于管理和结构性调整的技术措施的节能量核算，或者企业生产产品较多，工艺结构复杂的情况。

3）技术措施节能量主要适用于项目节能技术改造的节能量核算，大部分节能技术措施都可采用该方法进行核算。

4）通过对各项因素进行不确定度分析，保证核算结果的准确性。

对某油田生产区块15座井场68口排采井，前期采用燃气发电机为井场供电，改造为网电变压器直接供电的节能改造项目进行节能量计算，经计算项目投产运行后，年节约能耗1 532.316 tce，经济效益较好。