翟民江（大慶油田井田實(shí)業(yè)公司運(yùn)輸服務(wù)分公司）

能源管控是利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)配備符合標(biāo)準(zhǔn)的儀表以及采用在線采集的方式達(dá)到準(zhǔn)確計(jì)量，利用有線及無(wú)線相結(jié)合的傳輸方式有效的傳輸數(shù)據(jù)，再進(jìn)行對(duì)標(biāo)及系統(tǒng)建模，從而實(shí)現(xiàn)能源利用最優(yōu)化，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益最大化的活動(dòng)[1]。建立能源管控系統(tǒng)，對(duì)能源消耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、分析診斷和優(yōu)化指導(dǎo)，輔助以相應(yīng)的管理手段，是油田企業(yè)強(qiáng)化用能管理的必然趨勢(shì)[2]。能源管控按照達(dá)到的功能可以分為5 個(gè)等級(jí)分別為計(jì)量級(jí)、監(jiān)測(cè)級(jí)、分析級(jí)、優(yōu)化級(jí)、智能級(jí)[3]。計(jì)量是能源管控的基礎(chǔ)，能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確計(jì)量是實(shí)現(xiàn)其他等級(jí)的前提，目前各油氣田企業(yè)能源計(jì)量器具配備不足，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳率低[4]；監(jiān)測(cè)級(jí)是在實(shí)現(xiàn)計(jì)量級(jí)的基礎(chǔ)上增加了能源的計(jì)劃管理，績(jī)效參數(shù)的計(jì)算及綜合查詢功能，對(duì)于異常參數(shù)給出提示，同時(shí)具備主要耗能設(shè)備的管理功能；達(dá)到分析級(jí)首先要結(jié)合現(xiàn)有的對(duì)標(biāo)指標(biāo)，注入系統(tǒng)能效對(duì)標(biāo)指標(biāo)包括每兆帕注水單耗、注水泵機(jī)組平均效率和注水系統(tǒng)效率、蒸汽生產(chǎn)單耗和鍋爐效率，通過(guò)對(duì)標(biāo)分析提出針對(duì)性的意見(jiàn)。優(yōu)化級(jí)能源管控系統(tǒng)除包括分析級(jí)和監(jiān)控級(jí)能源管控系統(tǒng)功能外，還應(yīng)具有優(yōu)化管理模塊，此模塊可在能源管控系統(tǒng)上開(kāi)發(fā)，也可預(yù)留數(shù)據(jù)接口與現(xiàn)有的優(yōu)化軟件或與能量?jī)?yōu)化管理平臺(tái)對(duì)接。智能級(jí)即把能源管控系統(tǒng)加入閉環(huán)控制功能，實(shí)現(xiàn)全方位閉環(huán)管理。隨著能源管控建設(shè)的有序推進(jìn)，對(duì)企業(yè)實(shí)施能源管控的成熟度有相應(yīng)的等級(jí)評(píng)估勢(shì)在必行。能源管控評(píng)估的方法主要采用量化分析的方法，對(duì)為每一能源管控等級(jí)設(shè)置詳細(xì)的評(píng)估項(xiàng)，每一評(píng)估項(xiàng)對(duì)應(yīng)具體細(xì)節(jié)得分，每一大項(xiàng)滿分為100 分，通過(guò)此等級(jí)評(píng)估的分析不得少于80 分，超過(guò)80 分方可對(duì)下一項(xiàng)進(jìn)行評(píng)估。

1 注入系統(tǒng)計(jì)量級(jí)要求及評(píng)估方法

注入系統(tǒng)計(jì)量級(jí)的要求，于其他系統(tǒng)參照的標(biāo)準(zhǔn)類似，主要應(yīng)符合GB/T 20901 和Q/SY 1212 的相關(guān)規(guī)定。配置站、注入站（注聚合物、注水、注蒸汽、注天然氣、注二氧化碳等）各生產(chǎn)工藝能耗應(yīng)按能源實(shí)物類型分類單獨(dú)計(jì)量；對(duì)于多壓力等級(jí)的注水站，各壓力等級(jí)應(yīng)單獨(dú)計(jì)量。注入系統(tǒng)計(jì)量級(jí)的評(píng)估要求見(jiàn)表1。

2 注入系統(tǒng)監(jiān)測(cè)級(jí)要求及評(píng)定方法

注入系統(tǒng)監(jiān)測(cè)級(jí)宜在計(jì)量級(jí)能源管控系統(tǒng)基礎(chǔ)上建設(shè)監(jiān)測(cè)級(jí)能源管控系統(tǒng)，主要應(yīng)具備選擇能源績(jī)效參數(shù)采集及計(jì)算、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)定以及基準(zhǔn)值設(shè)定等功能。注入系統(tǒng)的主要設(shè)備為電動(dòng)機(jī)、泵機(jī)組，系統(tǒng)主要能源績(jī)效參數(shù)包括：注水單耗、機(jī)組效率，注入系統(tǒng)能耗能源績(jī)效指標(biāo)及其對(duì)應(yīng)的參數(shù)見(jiàn)表2。

表1 注入系統(tǒng)計(jì)量級(jí)評(píng)估方法

表2 注入系統(tǒng)能源績(jī)效參數(shù)及其對(duì)應(yīng)的采集變量

確定相關(guān)測(cè)點(diǎn)是進(jìn)行績(jī)效參數(shù)采集計(jì)算的基礎(chǔ)，只有測(cè)點(diǎn)位置及采集參數(shù)才能布置相關(guān)儀器，完成能源管控監(jiān)測(cè)級(jí)的目標(biāo)，其相關(guān)測(cè)點(diǎn)見(jiàn)表3。

表3 注入系統(tǒng)的測(cè)點(diǎn)的分布

通過(guò)對(duì)注入設(shè)備的電力參數(shù)、出入口壓力、注入量等數(shù)據(jù)的采集，最終我們可以通過(guò)計(jì)算得到注入單耗、機(jī)組效率。計(jì)算方法參照GB/T 33653 的計(jì)算方法。

數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測(cè)需要建立獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)，用于數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存及計(jì)算。同時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的接口能與現(xiàn)有的生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行通信。注入系統(tǒng)的能效基準(zhǔn)值的設(shè)定至少應(yīng)該包含注入系統(tǒng)綜合能耗、注入單耗、機(jī)組效率、功率因素、節(jié)流損失率、注入量等參數(shù)。基準(zhǔn)值的選取如果沒(méi)有較大的設(shè)備或工藝變化可以選取近一年的生產(chǎn)及能耗數(shù)據(jù)，對(duì)于能源績(jī)效參數(shù)波動(dòng)較大可以應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)回歸分析的方法進(jìn)行預(yù)測(cè)及設(shè)定。注入系統(tǒng)監(jiān)測(cè)級(jí)的評(píng)估要求見(jiàn)表4。

3 注入系統(tǒng)分析級(jí)要求及評(píng)定方法

注入系統(tǒng)分析級(jí)主要在監(jiān)測(cè)級(jí)的基礎(chǔ)上加入能源績(jī)效參數(shù)縱向分析和橫向?qū)?biāo)，提出注入系統(tǒng)的節(jié)能增效建議。其中注入系統(tǒng)的能源績(jī)效參數(shù)縱向?qū)?biāo)，指選擇主要的能源績(jī)效指標(biāo)與滿足對(duì)比條件（注入系統(tǒng)在主要設(shè)備不變的情況下指相似的壓力及注入量等的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析。橫向?qū)?biāo)應(yīng)結(jié)合不同用途及技術(shù)參數(shù)，根據(jù)不同注入系統(tǒng)的實(shí)際特點(diǎn)，同時(shí)與相似企業(yè)開(kāi)展能效對(duì)標(biāo)活動(dòng)，可以與統(tǒng)建的能效管理系統(tǒng)中先進(jìn)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比。注入系統(tǒng)分析級(jí)的評(píng)估要求見(jiàn)表5。

4 注入系統(tǒng)優(yōu)化級(jí)要求及評(píng)定方法

注入系統(tǒng)優(yōu)化級(jí)是在分析級(jí)的基礎(chǔ)上，增加了系統(tǒng)優(yōu)化功能，即通過(guò)對(duì)采集數(shù)據(jù)的計(jì)算分析，監(jiān)控關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)，利用合理模型進(jìn)行模擬運(yùn)行，不斷調(diào)整注入系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)如電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及閥門開(kāi)合角度等，最終找到系統(tǒng)最優(yōu)解，使注入系統(tǒng)能源的使用達(dá)到最低值，最終減少企業(yè)運(yùn)行成本[5]。注入系統(tǒng)優(yōu)化級(jí)的評(píng)估要求，見(jiàn)表6。

表4 注入系統(tǒng)監(jiān)測(cè)級(jí)評(píng)估方法

表5 注入系統(tǒng)分析級(jí)評(píng)估方法

表6 注入系統(tǒng)優(yōu)化級(jí)評(píng)估方法

5 注入系統(tǒng)智能級(jí)要求及評(píng)定方法

注入系統(tǒng)智能級(jí)主要要求，在優(yōu)化級(jí)的基礎(chǔ)上加入了控制模塊，同時(shí)與系統(tǒng)集成進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)注入系統(tǒng)的閉環(huán)控制，由于徹底改變對(duì)注入系統(tǒng)的控制方式，將影響現(xiàn)有的管理方式，促進(jìn)其生產(chǎn)全過(guò)程的能源使用科學(xué)化管理和精細(xì)化控制[6]。注入系統(tǒng)智能級(jí)的評(píng)估要求，見(jiàn)表7。

表7 注入系統(tǒng)智能級(jí)評(píng)估方法

6 實(shí)證分析

某油田注入系統(tǒng)進(jìn)行能源管控試點(diǎn)，現(xiàn)有抽油機(jī)521口，注水井302口，集油間23座，采集注水間電量、三項(xiàng)電流、井瞬時(shí)注水量、注水壓力等數(shù)據(jù)16 項(xiàng)，計(jì)算得到有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)數(shù)據(jù)3項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)遠(yuǎn)傳，間內(nèi)無(wú)人值守。儀表精度滿足Q/SY 09004.3 的要求。注入系統(tǒng)能源管控管理應(yīng)用相對(duì)較為成熟[6]，軟件實(shí)現(xiàn)具體功能如下：

◇實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)電量的準(zhǔn)確計(jì)量；

◇實(shí)現(xiàn)了注入系統(tǒng)主要績(jī)效參數(shù)每天監(jiān)測(cè)；

◇對(duì)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)分析設(shè)定基準(zhǔn)值；

◇用能指標(biāo)月度考核；

◇能耗情況個(gè)性展示；

◇對(duì)標(biāo)分析在線進(jìn)行；

◇注水系統(tǒng)自動(dòng)優(yōu)化；

◇可以遠(yuǎn)程啟停，進(jìn)行自動(dòng)化管理。

該油田注入系統(tǒng)能源管控評(píng)估情況見(jiàn)表8。

表8 油田注入系統(tǒng)能源管控評(píng)估得分

由表8 可知，該油田注入系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到優(yōu)化級(jí)，也可以人工遠(yuǎn)程控制，但沒(méi)有達(dá)到自動(dòng)控制的功能，所以沒(méi)有達(dá)到智能級(jí)。

7 結(jié)論

注入系統(tǒng)能源管控評(píng)估方法研究是為了研究注入系統(tǒng)能源管控功能，每個(gè)關(guān)鍵功能及技術(shù)進(jìn)行分析研究量化打分，結(jié)合注入系統(tǒng)的特點(diǎn)及不同階段之間的關(guān)系，通過(guò)量化分級(jí)判斷能源管控到達(dá)的階段。通過(guò)對(duì)某油田注入系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，判斷該注入系統(tǒng)能源管控水平處于優(yōu)化級(jí)階段，間接驗(yàn)證了此方法對(duì)于注入系統(tǒng)能源管控評(píng)估是有效的，也為該系統(tǒng)后續(xù)能源管控功能完善提供了方向。