曹瑩 宋美華 趙衛(wèi)東 徐秀芬 林國強(qiáng)

1.東北石油大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 2.中國石油塔里木油田公司油氣工程研究院

目前，石油天然氣行業(yè)內(nèi)關(guān)于油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)的能效分析與評價(jià)主要依據(jù)為GB/T 31453-2015《油田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測規(guī)范》、SY/T 7319-2016《氣田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測規(guī)范》等。隨著長慶、塔里木等大型氣田區(qū)塊的開發(fā)，以及相關(guān)新技術(shù)、新工藝的不斷發(fā)展，石油工業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系框架也隨之不斷修訂和完善，但整體上，對于氣田生產(chǎn)的相關(guān)測試與評價(jià)工作，仍存在標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作相對滯后的問題。此外，由于大多數(shù)油田企業(yè)同時(shí)涵蓋油田、氣田生產(chǎn)業(yè)務(wù)，常用的評價(jià)方法在具體執(zhí)行時(shí)，存在范圍界定不清晰、評價(jià)指標(biāo)(及限值)交叉和不統(tǒng)一等情況，導(dǎo)致評價(jià)結(jié)果的可信度降低，不能準(zhǔn)確反映系統(tǒng)實(shí)際的用能水平，在一定程度上限制了節(jié)能工作的有效開展。本研究旨在通過對油氣田企業(yè)重點(diǎn)用能系統(tǒng)的能耗構(gòu)成及用能評價(jià)現(xiàn)狀的分析，針對目前常用評價(jià)方法存在的問題，結(jié)合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，建立一套科學(xué)、合理的評價(jià)指標(biāo)體系和評價(jià)方法，用以指導(dǎo)相關(guān)節(jié)能評價(jià)工作更加規(guī)范、高效地開展，同時(shí)對標(biāo)準(zhǔn)體系完善以及標(biāo)準(zhǔn)制修訂等相關(guān)工作起到相互敦促的作用。

1 油氣生產(chǎn)系統(tǒng)能耗構(gòu)成及用能評價(jià)現(xiàn)狀

1.1 重點(diǎn)用能系統(tǒng)能耗構(gòu)成分析

根據(jù)油氣田企業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)和業(yè)務(wù)范圍，油氣生產(chǎn)系統(tǒng)主要包括4大類重點(diǎn)用能系統(tǒng)：機(jī)械采油、注水、原油集輸以及天然氣集輸與處理。各用能系統(tǒng)的工藝及耗能設(shè)備、能耗種類等見表1[1-5]。

由表1可知，油氣田4大重點(diǎn)用能系統(tǒng)的能耗主要為電力、天然氣，其中天然氣消耗最大，其次為電力。在油氣田實(shí)際生產(chǎn)過程中，還會涉及到其他的能源消耗，如原油、熱力等，但整體能耗占比很少。

1.2 用能評價(jià)現(xiàn)狀分析

目前，油氣田重點(diǎn)用能系統(tǒng)的能效分析與評價(jià)屬于節(jié)能監(jiān)測評價(jià)的工作范疇，相應(yīng)的評價(jià)指標(biāo)、評價(jià)方法等均按5項(xiàng)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)和石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定執(zhí)行，但在具體的執(zhí)行過程中，存在一定的問題(見表2)。

表1 油氣田重點(diǎn)用能系統(tǒng)工藝及能耗組成特點(diǎn)用能系統(tǒng)工藝/流程耗能設(shè)備能耗種類機(jī)械采油抽油機(jī)、電潛泵、螺桿泵(較少)泵機(jī)組電力油田注水利用清水或處理合格的采油污水經(jīng)注水泵加壓后,經(jīng)注水管網(wǎng)輸送到各配水間,再經(jīng)管線注入各注水井注水泵、增壓泵電力原油集輸主要包括:油氣分離、油氣計(jì)量、原油脫水、天然氣凈化、原油穩(wěn)定、輕烴回收等工藝泵機(jī)組加熱爐/鍋爐電力天然氣氣田天然氣集輸與處理將氣井中的天然氣采集、輸送、處理成合格天然氣并外輸。輔助系統(tǒng)包含污水處理回注、加熱集輸?shù)裙に?與油田注水、原油集輸系統(tǒng)工藝基本相同壓縮機(jī)、泵機(jī)組加熱爐/鍋爐/導(dǎo)熱油爐、塔底重沸器電力天然氣

表2 油氣田重點(diǎn)用能系統(tǒng)用能評價(jià)現(xiàn)狀分析用能系統(tǒng)測試項(xiàng)目、評價(jià)指標(biāo)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行中存在的問題機(jī)械采油①系統(tǒng)效率(稠油井/稀油井)②電動機(jī)功率因數(shù)③平衡度油田注水①系統(tǒng)效率②節(jié)流損失率③泵機(jī)組效率(離心式/往復(fù)式)原油集輸①泵機(jī)組效率(輸油泵/摻水泵/熱洗泵,有調(diào)速/無調(diào)速)②加熱爐(燃?xì)?燃油/燃煤)、鍋爐的熱效率、排煙溫度、空氣系數(shù)、爐體外表面溫度GB/T 31453-2015《油田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測規(guī)范》[6]①電動機(jī)功率因數(shù)表征性較差②平衡度指標(biāo)表征性較差③未考慮現(xiàn)場關(guān)注的用電單耗指標(biāo)①系統(tǒng)效率指標(biāo)的表征性較差②包含污水回注系統(tǒng),但指標(biāo)與SY/T 7319-2016內(nèi)容不一致③泵機(jī)組效率缺少有調(diào)速、無調(diào)速兩種不同工況的指標(biāo)細(xì)化①缺少表征集輸系統(tǒng)整體用能情況的指標(biāo)②爐體外表面溫度指標(biāo)表征性差,未考慮環(huán)境溫度對加熱爐、鍋爐熱效率的影響③未考慮負(fù)荷率對加熱爐、鍋爐熱效率的影響氣田天然氣集輸與處理①天然氣壓縮機(jī)組效率(燃?xì)怛?qū)/電驅(qū))②加熱爐熱效率、排煙溫度、空氣系數(shù)、環(huán)表溫差③鍋爐熱效率、排煙溫度、空氣系數(shù)、爐側(cè)表面溫度、爐頂表面溫度④導(dǎo)熱油爐熱效率、排煙溫度、空氣系數(shù)、爐體外表面溫度⑤泵機(jī)組效率(黏性/非黏性)⑥回注泵機(jī)組效率(離心式/往復(fù)式)SY/T 7319-2016《氣田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測規(guī)范》 [7]①天然氣壓縮機(jī)的評價(jià)指標(biāo)限值界定與GB/T 34165-2017《油氣輸送管道系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測規(guī)范》規(guī)定不一致②加熱爐未按燃料種類進(jìn)行細(xì)化③鍋爐、導(dǎo)熱油爐的指標(biāo)項(xiàng)目與加熱爐的指標(biāo)不一致④鍋爐的爐側(cè)、爐頂表面溫度表征性較差⑤回注系統(tǒng)指標(biāo)參照GB/T 31453-2015,但僅為泵機(jī)組效率,且與GB/T 31453-2015區(qū)間劃分及限值要求不一致⑥回注系統(tǒng)缺少表征系統(tǒng)整體用能情況的指標(biāo);回注泵機(jī)組效率缺少有調(diào)速、無調(diào)速兩種不同工況的指標(biāo)細(xì)化

由表2分析可知，由于部分油氣田業(yè)務(wù)范圍的界定不夠清晰，以及氣田相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作相對滯后和標(biāo)準(zhǔn)之間協(xié)調(diào)一致程度不高等原因，導(dǎo)致用能系統(tǒng)的能效評價(jià)存在交叉和不一致等現(xiàn)象，在一定程度上影響了評價(jià)結(jié)果的真實(shí)性和可靠性。此外，在具體評價(jià)時(shí)，主要按照GB/T 31453-2015、SY/T 7319-2016規(guī)定，從設(shè)備和系統(tǒng)兩方面進(jìn)行評價(jià)。對于單臺設(shè)備，直接根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)的達(dá)標(biāo)情況判定設(shè)備為不合格、合格或節(jié)能運(yùn)行設(shè)備；對于用能系統(tǒng)，通過各項(xiàng)指標(biāo)的達(dá)標(biāo)情況判定系統(tǒng)為不合格、合格或節(jié)能運(yùn)行系統(tǒng)。此種評價(jià)方法對于開展多系統(tǒng)以及多臺設(shè)備的橫向、縱向?qū)Ρ确治鲈谶m用性、準(zhǔn)確性等方面仍有待提高。

針對上述問題，結(jié)合各油氣田企業(yè)實(shí)際情況，研究確定出一套科學(xué)、合理、統(tǒng)一協(xié)調(diào)的用于分析評價(jià)重點(diǎn)用能系統(tǒng)的指標(biāo)體系和評價(jià)方法。

2 油氣田重點(diǎn)用能系統(tǒng)能效指標(biāo)體系

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)架及指標(biāo)體系

根據(jù)油氣田生產(chǎn)實(shí)際特點(diǎn)，構(gòu)建了油氣田重點(diǎn)用能系統(tǒng)的能效指標(biāo)體系框架，共分為3個(gè)層級[8-9]，即宏觀綜合、生產(chǎn)系統(tǒng)、終端設(shè)備。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)GB/T 33653-2017《油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測試和計(jì)算方法》[10]、GB/T 33754-2017《氣田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測試和計(jì)算方法》[11]，進(jìn)一步結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際工況和測試條件等多方面因素，遵循科學(xué)合理、協(xié)調(diào)統(tǒng)一、適用性強(qiáng)、可操作性強(qiáng)等原則，建立了油氣田重點(diǎn)用能系統(tǒng)能效指標(biāo)體系，共包含3個(gè)層級16項(xiàng)指標(biāo)(見圖1)。

2.2 指標(biāo)計(jì)算執(zhí)行方法

宏觀綜合指標(biāo)為油氣田生產(chǎn)綜合能耗，具體包括以下2項(xiàng)指標(biāo)。

表3 生產(chǎn)系統(tǒng)及終端設(shè)備指標(biāo)匯總及執(zhí)行方法系統(tǒng)能效指標(biāo)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)及條款指標(biāo)意義區(qū)分說明機(jī)械采油生產(chǎn)系統(tǒng)機(jī)采系統(tǒng)效率、噸液百米耗電終端設(shè)備電動機(jī)功率利用率GB/T 33653-2017第7章噸液百米耗電與機(jī)采系統(tǒng)效率互為倒數(shù)關(guān)系①油田注水生產(chǎn)系統(tǒng)注水系統(tǒng)效率單位壓力注水量電耗終端設(shè)備注水泵機(jī)組效率GB/T 33653-2017第9章對于同一注水系統(tǒng),單位壓力注水量電耗與注水系統(tǒng)效率互為倒數(shù)關(guān)系②原油集輸生產(chǎn)系統(tǒng)單位液量集輸綜合能耗終端設(shè)備輸油泵機(jī)組效率、加熱爐熱效率GB/T 33653-2017第8章氣田天然氣集輸與處理生產(chǎn)系統(tǒng)單位氣田氣集輸綜合能耗單位天然氣處理綜合能耗終端設(shè)備泵機(jī)組效率、壓縮機(jī)機(jī)組效率加熱爐、鍋爐熱效率GB/T 33754-2017SY/T 6381-2016[12] 注:① 噸液百米耗電更注重反映系統(tǒng)的耗電情況,是直觀的量化指標(biāo),較符合現(xiàn)場人員的理解和認(rèn)知。②注水系統(tǒng)效率是從系統(tǒng)整體能耗情況入手,著重系統(tǒng)的能效;單位壓力注水量電耗是從系統(tǒng)的單耗情況入手,著重系統(tǒng)的耗電情況,是直觀的量化指標(biāo),更符合現(xiàn)場人員的理解和認(rèn)知習(xí)慣。雖然這兩項(xiàng)指標(biāo)都不能完全合理反映注水系統(tǒng)的能效水平,在油田企業(yè)間的橫向?qū)Ρ确治鲋斜碚餍暂^差,但對于企業(yè)內(nèi)部的縱向?qū)Ρ确治鋈跃哂兄匾膮⒖純r(jià)值。

(1) 對于油田而言，即單位油(氣)生產(chǎn)綜合能耗反映油田每產(chǎn)出1 t原油(原油當(dāng)量)時(shí)能源的消耗量，是統(tǒng)計(jì)期內(nèi)油田生產(chǎn)能源消耗總量與油氣當(dāng)量的比值。

(2) 對于氣田而言，即單位天然氣生產(chǎn)綜合能耗反映氣田產(chǎn)出1×104m3商品天然氣時(shí)能源的總消耗量，是統(tǒng)計(jì)期內(nèi)氣田生產(chǎn)能源消耗量與天然氣產(chǎn)量的比值。

生產(chǎn)系統(tǒng)及終端設(shè)備指標(biāo)具體包括4大類生產(chǎn)系統(tǒng)及其設(shè)備的能效指標(biāo)14項(xiàng)，各項(xiàng)指標(biāo)測試和計(jì)算方法見表3。

3 用能系統(tǒng)能效評價(jià)方法

通過對油氣田企業(yè)主要用能系統(tǒng)的工藝、用能特點(diǎn)、能效評價(jià)現(xiàn)狀的調(diào)研及分析表明，各油氣田企業(yè)的業(yè)務(wù)范圍及其所轄區(qū)塊的地質(zhì)條件、油氣物性、含水率、系統(tǒng)布局規(guī)模等不盡相同，導(dǎo)致能效指標(biāo)體系中的5項(xiàng)指標(biāo)(2項(xiàng)宏觀綜合指標(biāo)；3項(xiàng)生產(chǎn)系統(tǒng)指標(biāo)：單位液量集輸綜合能耗、單位氣田集輸綜合能耗、單位天然氣處理綜合能耗)相對來說橫向可比性較差，更適用于油氣田企業(yè)開展縱向?qū)?biāo)分析時(shí)選用。實(shí)質(zhì)上，該5項(xiàng)指標(biāo)在對應(yīng)的生產(chǎn)系統(tǒng)和終端設(shè)備指標(biāo)中均有體現(xiàn)。因此，在對用能系統(tǒng)進(jìn)行能效分析與評價(jià)時(shí)，為便于操作，可暫不考慮這5項(xiàng)指標(biāo)，而主要從生產(chǎn)系統(tǒng)、終端設(shè)備兩個(gè)層級進(jìn)行能效分析與評價(jià)。

具體開展評價(jià)工作時(shí)，主要通過對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場測試或在線監(jiān)測，計(jì)算得到各項(xiàng)能效指標(biāo)實(shí)際值，結(jié)合各生產(chǎn)系統(tǒng)的實(shí)際情況，采用標(biāo)準(zhǔn)對照、加權(quán)綜合評價(jià)方法進(jìn)行指標(biāo)及系統(tǒng)能效的分析與評價(jià)。

3.1 生產(chǎn)系統(tǒng)評價(jià)

生產(chǎn)系統(tǒng)評價(jià)主要采用標(biāo)準(zhǔn)對照、加權(quán)綜合評價(jià)相結(jié)合的方式進(jìn)行。

機(jī)采、注水系統(tǒng)的能效評價(jià)采用標(biāo)準(zhǔn)對照法，原油集輸和天然氣集輸與處理系統(tǒng)采用加權(quán)綜合評價(jià)法進(jìn)行評價(jià)(見表4)。

3.2 終端設(shè)備評價(jià)

終端設(shè)備評價(jià)采用標(biāo)準(zhǔn)對照法，其評價(jià)指標(biāo)及來源見表5。

表4 生產(chǎn)系統(tǒng)能效評價(jià)方法能效指標(biāo)名稱評價(jià)方法評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)具體條款機(jī)械采油系統(tǒng)效率標(biāo)準(zhǔn)對照GB/T 31453-20154.1油田注水原油集輸氣田天然氣集輸與處理系統(tǒng)效率標(biāo)準(zhǔn)對照系統(tǒng)能效加權(quán)綜合評價(jià)系統(tǒng)能效加權(quán)綜合評價(jià)系統(tǒng)能效加權(quán)綜合評價(jià)GB/T 31453-20154.3見本文第3.3節(jié)

表5 終端設(shè)備評價(jià)方法能效指標(biāo)名稱評價(jià)范圍界定評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)具體條款電動機(jī)功率利用率抽油機(jī)、電潛泵、螺桿泵SY/T 6374-2016[13]5.1.1泵機(jī)組效率油田原油集輸系統(tǒng)用泵機(jī)組GB/T 31453-20154.2.1油田伴生氣、氣田集輸處理系統(tǒng)用泵機(jī)組SY/T 7319-20164.3.1,4.4加熱爐/鍋爐/導(dǎo)熱油爐熱效率油田供熱系統(tǒng)用熱力設(shè)備GB/T 31453-20154.2.2油田伴生氣處理、氣田供熱系統(tǒng)用熱力設(shè)備SY/T 7319-20164.2.1,4.3.2,4.3.3天然氣壓縮機(jī)組效率油氣田長輸管道、油田生產(chǎn)系統(tǒng)用壓縮機(jī)GB/T 34165-2017[14]4.2.7油田伴生氣/氣田天然氣處理和外輸、注氣系統(tǒng)用壓縮機(jī)SY/T 7319-20164.1

3.3 加權(quán)綜合評價(jià)方法

3.3.1加權(quán)綜合評價(jià)函數(shù)計(jì)算

在建立加權(quán)綜合評價(jià)函數(shù)之前，首先對權(quán)重矩陣與各分項(xiàng)計(jì)算矩陣分別進(jìn)行計(jì)算。

(1) 權(quán)重矩陣。各類系統(tǒng)中的設(shè)備權(quán)重矩陣的計(jì)算方法見式(1)：

(1)

式中：A為權(quán)重矩陣；m為各類系統(tǒng)對應(yīng)的設(shè)備種類數(shù)目。如原油集輸系統(tǒng)主要包括泵和加熱爐，則m=2；i為某系統(tǒng)內(nèi)對應(yīng)設(shè)備種類的變量，i=1,2,…,m；Pi為某系統(tǒng)內(nèi)第i類設(shè)備的額定功率之和，kW；PΣ為某系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備的額定功率之和，kW。

(2) 各分項(xiàng)計(jì)算矩陣。對于某生產(chǎn)系統(tǒng)中的各類設(shè)備，其各分項(xiàng)矩陣的計(jì)算方法見式(2)、式(3)：

(2)

B=[b1…bi…bm]T

(3)

式中：bi為第i類設(shè)備的能效加權(quán)值；Pij為第i類設(shè)備中第j臺的額定功率，kW；n為各系統(tǒng)中某類設(shè)備的臺數(shù)，如原油集輸系統(tǒng)共有5臺泵，則n=5，j為對應(yīng)的某類設(shè)備臺數(shù)的變量，j=1,2…,n；ηij為第i類設(shè)備中第j臺的實(shí)際運(yùn)行效率，%，如第j臺設(shè)備為輸油泵機(jī)組，實(shí)際運(yùn)行效率為45%，即ηij=45%；ηi0j為第i類設(shè)備中第j臺的效率合格值，%，如第j臺設(shè)備對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中該型號設(shè)備的機(jī)組效率合格值為55%，即ηi0j=55%；B為各分項(xiàng)計(jì)算矩陣。

(3) 某生產(chǎn)系統(tǒng)的能效加權(quán)綜合評價(jià)函數(shù)。對于某生產(chǎn)系統(tǒng)而言，其能效加權(quán)綜合評價(jià)函數(shù)應(yīng)為權(quán)重矩陣與各分項(xiàng)計(jì)算矩陣的乘積，計(jì)算方法見式(4)：

C=BA

(4)

式中：C為某生產(chǎn)系統(tǒng)的能效加權(quán)綜合評價(jià)函數(shù)值。

3.3.2能效加權(quán)綜合評價(jià)方法

能效綜合評價(jià)的具體步驟如下：

(1) 對各類系統(tǒng)單獨(dú)分析：根據(jù)第3.3.1節(jié)的計(jì)算方法，分別計(jì)算得到各類生產(chǎn)系統(tǒng)的加權(quán)綜合評價(jià)函數(shù)C1，C2，…，Ck。

(2) 排序：將需評價(jià)的k個(gè)系統(tǒng)(如機(jī)采、注水等)的所有C值按由高到低進(jìn)行排序。

(3) 指標(biāo)限值確定：根據(jù)C值排序后，限值的確定方法分為兩種情況：①若測試數(shù)據(jù)量大，具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律，則取排序前30%的數(shù)值作為優(yōu)良值，取前60%的數(shù)值作為合格值，低于該值即為不合格；②若測試數(shù)據(jù)不足，則只對加權(quán)綜合評價(jià)函數(shù)C1，C2，…，Ck按由高到低進(jìn)行排序，不進(jìn)行優(yōu)良、合格、不合格限值的選取與確定。

(4) 評價(jià)結(jié)果：根據(jù)步驟(3)的結(jié)果，最終評價(jià)結(jié)果也分為兩種情況：①若測試數(shù)據(jù)量大，則根據(jù)步驟(3)中確定的限值判定相應(yīng)的能效水平為優(yōu)良、合格或不合格；②若測試數(shù)據(jù)不充足，則通過C1，C2，…，Ck的排序情況，可初步分析判斷各生產(chǎn)系統(tǒng)的能效水平高低及系統(tǒng)間的差異情況，為后續(xù)有針對性地開展系統(tǒng)的改進(jìn)措施提供方向。

4 應(yīng)用實(shí)例

以塔里木油田6個(gè)站場共30臺主要耗能設(shè)備為例，分別依據(jù)目前現(xiàn)場執(zhí)行GB/T 31453-2015以及本研究提出的執(zhí)行SY/T 7319-2016指標(biāo)評價(jià)限值得到兩種評價(jià)結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，采用本研究提出的能效加權(quán)綜合評價(jià)方法，將30臺主要耗能設(shè)備分為泵、壓縮機(jī)、加熱爐3類(即i=3)，對6個(gè)站場的能效水平進(jìn)行分析與評價(jià)，以進(jìn)一步驗(yàn)證本方法相較于目前現(xiàn)場的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評價(jià)方法更具合理性。

4.1 計(jì)算結(jié)果

各站場主要耗能設(shè)備能效評價(jià)的基本情況見表6。

表6 各站場的主要耗能設(shè)備情況站場主要耗能設(shè)備額定功率/kW額定排量/(m3·h-1)運(yùn)行負(fù)荷率/%實(shí)際運(yùn)行效率/%目前執(zhí)行評價(jià)限值本文評價(jià)限值效率合格值/%評價(jià)結(jié)果效率合格值/%評價(jià)結(jié)果一致性程度1#熱油泵50 21020.152不合格52不合格導(dǎo)熱油爐6 70066.587不合格84不合格2#TEG循環(huán)泵機(jī)組A55 5～2052.030合格36合格TEG循環(huán)泵機(jī)組B555～2053.430合格36合格循環(huán)水泵機(jī)組45 100～15058.648合格46合格3#導(dǎo)熱油爐A1 50089.880合格80合格導(dǎo)熱油爐B1 50082.080合格80合格導(dǎo)熱油爐C1 50089.380合格80合格4#凝析油外輸泵194038.533合格40不合格不一致脫乙烷塔頂氣壓縮機(jī)3#71089.775合格55合格脫乙烷塔頂氣壓縮機(jī)5#71085.575合格55合格脫乙烷塔頂氣壓縮機(jī)4#71090.475合格55合格凝析油穩(wěn)定氣壓縮機(jī)31560.775不合格55合格不一致導(dǎo)熱油爐A7 20085.287不合格84合格不一致導(dǎo)熱油爐B7 20084.287不合格84合格不一致導(dǎo)熱油爐C7 20083.587不合格84不合格熱水鍋爐1 750 29.585.680合格78合格

續(xù)表6站場主要耗能設(shè)備額定功率/kW額定排量/(m3·h-1)運(yùn)行負(fù)荷率/%實(shí)際運(yùn)行效率/%目前執(zhí)行評價(jià)限值本文評價(jià)限值效率合格值/%評價(jià)結(jié)果效率合格值/%評價(jià)結(jié)果一致性程度5#中壓機(jī)組1#265 41 66724.722合格29不合格不一致中壓機(jī)組3#265 41 66724.222合格29不合格不一致穩(wěn)壓機(jī)組2#265 41 66725.622合格29不合格不一致穩(wěn)壓機(jī)組3#265 41 66724.722合格29不合格不一致外輸壓縮機(jī)機(jī)組1#1 24883 33317.422不合格29不合格外輸壓縮機(jī)機(jī)組2#1 24883 33313.522不合格29不合格導(dǎo)熱油爐B4 00090.387合格82合格導(dǎo)熱油爐C4 000 89.487合格82合格熱水鍋爐70050.087.375合格82合格6#注氣壓縮機(jī)(電驅(qū))4 500 73.175不合格55合格不一致注氣壓縮機(jī)1#1 976 41 66733.622合格29合格注氣壓縮機(jī)6#1 976 41 66732.322合格29合格注氣壓縮機(jī)7#1 976 41 66730.022合格29合格

表7 能效加權(quán)綜合評價(jià)方法計(jì)算結(jié)果站場現(xiàn)場目前執(zhí)行評價(jià)限值標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果本方法執(zhí)行評價(jià)限值標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果權(quán)重矩陣A各分項(xiàng)計(jì)矩陣B能效加權(quán)綜合評價(jià)函數(shù)值C權(quán)重矩陣A各分項(xiàng)計(jì)算矩陣B能效加權(quán)綜合評價(jià)函數(shù)值C1#[0.007 4 0 0.992 6][0.386 5 0 0.764 4]T0.761 6[0.007 4 0 0.992 6][0.386 5 0 0.791 7] T0.788 72#[1 0 0][1.601 1 0 0] T1.601 1[1 0 0][1.408 7 0 0] T1.408 73#[0 0 1][0 0 1.087 9] T1.087 9[0 0 1][0 0 1.087 9] T1.087 94#[0.000 7 0.094 7 0.904 5][1.166 7 1.132 6 0.976 5]T0.991 3[0.000 7 0.094 7 0.904 5][0.962 5 1.544 5 1.010 6]T1.061 15#[0 0.290 1 0.709 9][0 0.829 0 1.043 3]T0.981 1[0 0.290 1 0.709 9][0 0.628 9 1.093 2]T0.958 56#[0 1 0][0 1.246 6 0] T1.246 6[0 1 0][0 1.200 2 0] T1.200 2

對上述6個(gè)站場的能效加權(quán)綜合評價(jià)函數(shù)值分別進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表7。

4.2 結(jié)果分析

通過對表7中6個(gè)站場主要耗能設(shè)備的能效加權(quán)綜合評價(jià)函數(shù)C的結(jié)果分析可知：

(1) 若按目前現(xiàn)場執(zhí)行GB/T 31453-2015的評價(jià)限值標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià)時(shí)，C的排序?yàn)椋?#>6#>3#>4#>5#>1#。

(2) 若按本研究提出的執(zhí)行SY/T 7319-2016的評價(jià)限值標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià)時(shí)，C的排序?yàn)椋?#>6#>3#>4#>5#>1#。

(3) 雖然采用兩種不同評價(jià)限值得到的C值排序相同，但結(jié)合表6中設(shè)備的評價(jià)結(jié)果可知，30臺設(shè)備中9臺設(shè)備評價(jià)結(jié)果不一致，即兩種不同評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)得到的單臺設(shè)備能效評價(jià)結(jié)果不一致程度為30%。

(4) 綜合考慮設(shè)備合格率以及總功率等因素，若采用目前現(xiàn)場執(zhí)行GB/T 31453-2015的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，則理論上，6個(gè)站場能效水平的高低排序應(yīng)為：2#>3#>5#>6#>4#>1#，與目前分析計(jì)算結(jié)果不符。同理，分析本研究提出的按執(zhí)行SY/T 7319-2016的評價(jià)限值情況，得到表8。

表8 各站場耗能設(shè)備運(yùn)行結(jié)果分析站場設(shè)備合格率/%總功率(平均功率)/kW平均限定值差值/%高于限值低于限值1#0.006 750.00(3 375.00)-24.702#100.00155.00(51.67)15.333#100.004 500.00(1 500.00)7.034#77.7825 814.00(2 868.22)16.47-1.005#66.6712 256.00(1 361.78)7.00-7.326#100.0010 428.00(2 607.00)6.75

由表8分析可知：

(1) 2#、3#、6#站場耗能設(shè)備的效率合格率為100%，其中2#站場設(shè)備總功率較小，但設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行效率值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于合格值，差值為15.33%，其能效水平是6個(gè)站場中最高的；6#站場設(shè)備總功率較大，但實(shí)際運(yùn)行效率值與限定值差值較小(6.75%)，能效水平僅次于2#站場；3#站場設(shè)備實(shí)際運(yùn)行效率值與限定值差值為7.03%，略高于6#站場，但設(shè)備總功率遠(yuǎn)小于6#站場。3個(gè)站場能效排序?yàn)椋?#>6#>3#，與能效加權(quán)綜合評價(jià)函數(shù)值C的排序相同。

(2) 1#、4#、5#站場均存在不合格的耗能設(shè)備，合格率分別為0%、77.78%、66.67%，能效排序?yàn)椋?#>5#>1#，與能效加權(quán)綜合評價(jià)函數(shù)值C的排序相同。

(3) 6個(gè)站場的能效加權(quán)綜合評價(jià)函數(shù)值C由大到小排序依次為：2#>6#>3#>4#>5#>1#。

結(jié)合表7的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，可得出以下結(jié)論：

(1) 設(shè)備合格率直接影響系統(tǒng)的能效水平，設(shè)備合格率越高，則系統(tǒng)能效越高。

(2) 在設(shè)備合格率相同的情況下，系統(tǒng)能效與某類設(shè)備的功率、限定值差值的幅值大小有關(guān)，功率越大，與限定值差值幅值越大，能效水平則越高。

(3) 能效加權(quán)綜合評價(jià)函數(shù)C值越大，站場(系統(tǒng))的總體能效水平就越高。同時(shí),證明了提出的能效加權(quán)綜合評價(jià)方法具有一定的合理性與科學(xué)性。

4.3 問題與建議

結(jié)合塔里木油田6個(gè)站場30臺耗能設(shè)備的能效評價(jià)結(jié)果分析可知，本研究提出的能效指標(biāo)體系和評價(jià)方法能更合理地反映系統(tǒng)(設(shè)備)整體的真實(shí)能效水平。但在實(shí)例應(yīng)用分析的過程中發(fā)現(xiàn)，隨著節(jié)能工作的不斷推進(jìn)，目前現(xiàn)場采取的大型耗能設(shè)備，如泵機(jī)組、壓縮機(jī)組等大多采用變頻改造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備變頻運(yùn)行，取得了較好的節(jié)能效果。在設(shè)備能效評價(jià)時(shí)，GB/T 31453-2015中部分泵機(jī)組的指標(biāo)評價(jià)限值考慮了有調(diào)速、無調(diào)速兩種情況，但SY/T 7319-2016中并未進(jìn)行不同工況的區(qū)分，主要原因?yàn)樵赟Y/T 7319-2016的標(biāo)準(zhǔn)研制之初，氣田生產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)能措施相對較少，同時(shí)兼顧標(biāo)準(zhǔn)的通用性，因此未對該項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)區(qū)分。

隨著節(jié)能設(shè)備產(chǎn)品的不斷更新、升級以及節(jié)能技術(shù)的不斷發(fā)展，GB/T 31453-2015、SY/T 7319-2016中各項(xiàng)指標(biāo)的區(qū)間劃分以及限值界定，在后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)修訂過程中，都需要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，建議兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)同期進(jìn)行修訂，以保證標(biāo)準(zhǔn)之間能夠協(xié)調(diào)統(tǒng)一，消除目前存在的交叉、不一致現(xiàn)象，進(jìn)而真正實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)對油氣田企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)和節(jié)能管理工作中節(jié)能降耗及能效水平提升的促進(jìn)作用。

5 結(jié)論

(1) 通過對油氣田重點(diǎn)用能系統(tǒng)能耗構(gòu)成及能效評價(jià)現(xiàn)狀分析，針對目前存在的關(guān)鍵問題，建立了涵蓋宏觀綜合、生產(chǎn)系統(tǒng)、終端設(shè)備3個(gè)層級共16項(xiàng)指標(biāo)的油氣田重點(diǎn)用能系統(tǒng)能效評價(jià)指標(biāo)體系，并明確了各項(xiàng)指標(biāo)的測試和計(jì)算方法。

(2) 提出了基于矩陣運(yùn)算的能效加權(quán)綜合評價(jià)方法，并清晰界定了油氣田重點(diǎn)用能系統(tǒng)的范圍、評價(jià)依據(jù)和指標(biāo)限值要求等，結(jié)合建立的指標(biāo)體系以及現(xiàn)場實(shí)際情況，油氣田企業(yè)可進(jìn)行系統(tǒng)能效水平的縱向、橫向?qū)Ρ?，便于分析查找問題，提出有效的節(jié)能改進(jìn)措施和建議。

(3) 以塔里木油田6個(gè)站場、30臺耗能設(shè)備為例進(jìn)行應(yīng)用效果分析與驗(yàn)證。結(jié)果表明，本研究提出的指標(biāo)體系及能效加權(quán)綜合評價(jià)方法能更加合理地反映相應(yīng)系統(tǒng)的能效水平，相對于目前常用的評價(jià)方法，更加科學(xué)合理，便于操作和分析，同時(shí)可為后續(xù)節(jié)能改進(jìn)措施的提出及相關(guān)節(jié)能工作的開展提供依據(jù)。

(4) 應(yīng)用結(jié)果發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中仍存在標(biāo)準(zhǔn)之間協(xié)調(diào)性差、標(biāo)準(zhǔn)中指標(biāo)限值劃分不細(xì)致、無法覆蓋所有典型工況、部分標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作相對滯后等問題。針對存在的問題，提出標(biāo)準(zhǔn)后續(xù)修訂完善的方向和主要內(nèi)容，建議對GB/T 31453-2015、SY/T 7319-2016同期修訂，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容主要考慮從設(shè)備功率區(qū)間調(diào)整、有無調(diào)速情況細(xì)化等方面著手進(jìn)行調(diào)整，以保證標(biāo)準(zhǔn)的合理性、適用性和先進(jìn)性，有效促進(jìn)相關(guān)節(jié)能管理工作的持續(xù)改進(jìn)和提升。