魏文勇 邱海濤 王彬 苗苗

（1.青海油田公司采油五廠；2.青海油田公司質(zhì)量安全環(huán)保處）

能源管控是近幾年發(fā)展起來的一種新型能源管理模式，是針對能源生產(chǎn)、輸配和消耗等過程，以自動化、信息化技術(shù)為手段，通過能源計量和在線監(jiān)測，運用對標(biāo)分析和系統(tǒng)優(yōu)化的方法，對能源利用實施動態(tài)監(jiān)控和有效管理，促進能源利用最優(yōu)化和經(jīng)濟效益最大化的活動[1-2]。

青海油田公司將能源管控作為開源節(jié)流降本增效、持續(xù)提高經(jīng)濟效益的重要抓手，通過部署采油五廠能源管理試點先行，為油田上游業(yè)務(wù)探索可復(fù)制、可移植、可推廣的能源管理建設(shè)模式。在2020年以前完善能源計量系統(tǒng)，實現(xiàn)能耗分析系統(tǒng)單獨計量，重點環(huán)節(jié)實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，建立分析級的能源管控信息平臺，滿足分系統(tǒng)能耗統(tǒng)計和能效分析評價的需要[3-5]。

1 關(guān)鍵技術(shù)與成果

1）解決目前能源計量粗放、不完善、不準(zhǔn)確、不實時、不穩(wěn)定等問題，構(gòu)建基于單井、單泵、單爐等重要耗能設(shè)備的獨立精細(xì)計量、遠(yuǎn)傳、發(fā)布、預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)分析級能源管控模式。

2）攻克電熱桿人為調(diào)整、過加熱耗能、欠加熱卡井等突出矛盾，先導(dǎo)性探索研究機采井電加熱自我學(xué)習(xí)、智能管理、高效經(jīng)濟運行模式，實現(xiàn)部分單元能源管控優(yōu)化升級。

3）突破機采系統(tǒng)、注水系統(tǒng)、集輸系統(tǒng)等高能耗、高成本、低效益瓶頸，提高油田經(jīng)濟效益。

4）開發(fā)建設(shè)能源管控信息平臺。

2 實現(xiàn)具體功能成果

根據(jù)能源管控規(guī)范要求和實際油田能源管控業(yè)務(wù)流程要求，對實際數(shù)據(jù)流向、數(shù)據(jù)處理、設(shè)備運行流程、管理流程、考核要求等，進行業(yè)務(wù)需求分析和軟件需求分析，并建設(shè)采油五廠能源管控平臺系統(tǒng)[6]。系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，畫面監(jiān)控、報表等也支持C/S架構(gòu)的客戶端程序，系統(tǒng)具有很好的擴展性，開放性，支持人機界面支持多種主流分辨率，Web和客戶端程序操作平均響應(yīng)時間小于3s，復(fù)雜的多維度數(shù)據(jù)挖掘查詢時間小于5s，Web頁面支持并發(fā)訪問，最大連接數(shù)大于50，系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)服務(wù)支持分布式部署，支持跨操作系統(tǒng)部署支持主流瀏覽器。系統(tǒng)主要功能有能源計劃與調(diào)度管理、能耗監(jiān)測與預(yù)警、能源成本管理、能源績效與考核管理、計量器具管理、綜合統(tǒng)計分析、能源管控綜合管理、模擬與優(yōu)化等功能[7-11]。

通過數(shù)據(jù)積累，可分析出設(shè)備效率最優(yōu)化的工況條件，在大量歷史數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進行建模，推送優(yōu)化運行策略，是節(jié)能優(yōu)化的途徑和方向。

3 創(chuàng)新點

1）基于功圖數(shù)據(jù)的間抽控制及工藝制度優(yōu)化。在間抽井現(xiàn)場配置間抽控制柜及操作傳動機構(gòu)，在間抽控制柜內(nèi)配置工控機，部署間抽控制程序。間抽策略通過采集地層供液能力、抽汲工作制度、實時的泵效等多個因素參數(shù)，進行歷史數(shù)據(jù)的跟蹤，融合專家經(jīng)驗、工況參數(shù)，對動液面恢復(fù)機制建立數(shù)據(jù)模型，跟蹤預(yù)測每一個間抽周期，以確定的泵效范圍為主目標(biāo)，兼顧產(chǎn)液量分目標(biāo)，利用智能化算法推送間抽控制策略?；诠D數(shù)據(jù)的充滿度計算，比單純設(shè)置停井間隔時間控制間抽的工藝制度，更加能適應(yīng)井況變化，更加智能化。

2）基于井下光纖測溫的油井電加熱制度優(yōu)化。由于采油五廠產(chǎn)液含蠟量較高，現(xiàn)有油井在油管設(shè)置了伴熱電纜用于防、除蠟，伴熱電纜的工作機制是根據(jù)人工歷史經(jīng)驗配置加熱工作時間和停止時間，循環(huán)工作。影響結(jié)蠟的因素，有油氣比，油水比，油套壓等因素，加熱制度固定的話，不能反映這些因素變化的影響，有過加熱和欠加熱的情況。采用DTS光纖探測系統(tǒng)，其光纖傳感器能抵御強烈電磁干擾、防潮防輻射，以及本質(zhì)安全等特性，實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)采集、實時數(shù)據(jù)顯示、定溫報警、溫升速率報警、歷史數(shù)據(jù)顯示、特性曲線顯示、遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷和維修、探測系統(tǒng)實時監(jiān)測、溫度的實時監(jiān)控等功能，實時顯示每隔1m各點的溫度變化，基本消除誤報，同時可根據(jù)現(xiàn)場要求對報警值進行修正。

3）基于抽油機柔性控制的機采系統(tǒng)優(yōu)化。傳統(tǒng)機采系統(tǒng)在運行時隨著地下地質(zhì)情況的變化，供液能力、油密度、結(jié)蠟、沉沒度等都會動態(tài)變化，泵效會逐漸下降，但即使調(diào)整好泵效，一段時間后也會隨著工況變化而下降，根據(jù)監(jiān)測的歷史數(shù)據(jù)分析可知，這些因素中，對沉沒度的控制是關(guān)鍵因素，實現(xiàn)供采平衡，保持高泵效，需要控制合理沉沒度下的載荷恒定，同時保持地面機械平衡。傳統(tǒng)的抽油機井，在工頻運行時，旋轉(zhuǎn)的運動過程以強制性為準(zhǔn)正弦速度分布形態(tài)。低速區(qū)漏失率偏高，高速區(qū)流體阻尼偏大。固定的加速過程，使桿柱承受較大的震動和慣性負(fù)荷。因此，單純的閉環(huán)控制解決了自動調(diào)參問題。但不能滿足降低負(fù)載，改善工況的需求，為了更高效地解決上述問題，優(yōu)化系統(tǒng)管理，提升系統(tǒng)性能，采油五廠提出了一種抽油機變速運行智能控制技術(shù)，實現(xiàn)抽油機井的遠(yuǎn)程閉環(huán)自動調(diào)參和柔性控制變速運行。

現(xiàn)場技術(shù)人員依據(jù)抽油機井當(dāng)前的泵效，在智能終端設(shè)備上設(shè)定目標(biāo)泵效，智能終端設(shè)備依據(jù)閉環(huán)協(xié)調(diào)計算公式計算出目標(biāo)沖次。并將目標(biāo)沖次以指令的形式發(fā)送給閉環(huán)控制器，閉環(huán)控制器接收到指令之后，控制變頻控制器，調(diào)整系統(tǒng)運行頻率，達到改變沖次的目的，如果經(jīng)過一次調(diào)整并不能達到理想的泵效，可重復(fù)上述操作。

4 應(yīng)用效果分析

通過建設(shè)采油五廠能源管控平臺系統(tǒng)，并對50口采油井系統(tǒng)改造、9口采油井優(yōu)化試驗，對其進行能源管控綜合管理和綜合統(tǒng)計分析。

1）經(jīng)濟效益。納入平臺管控機采環(huán)節(jié)電力單耗為87.17kWh/t，2020年機采環(huán)節(jié)電力單耗為97.01kWh/t，節(jié)電率為10.14%。

2）社會效益。本項目的建設(shè)順應(yīng)了當(dāng)前油企的客觀發(fā)展趨勢，實現(xiàn)能源管理手段的轉(zhuǎn)變與創(chuàng)新，有效避免油氣生產(chǎn)中能源浪費，最終提升能源管控的精細(xì)化、智能化管理水平。通過對各能耗單元的分級主動監(jiān)測，為能耗分析，精確定位能耗不合理點提供了數(shù)據(jù)支撐。通過能耗指標(biāo)異?？梢远ㄎ徊捎途?、注水井、泵等生產(chǎn)設(shè)施的異常情況指導(dǎo)生產(chǎn)。

3）推廣應(yīng)用前景。建成分析級能源管控系統(tǒng)，實現(xiàn)各單元能耗信息及時、準(zhǔn)確、完整的統(tǒng)計、分析、發(fā)布，實現(xiàn)能耗信息的集成、共享，為能耗運行管理提供決策依據(jù)，支撐能源管控精細(xì)化管理。實現(xiàn)實時對標(biāo)，趨勢預(yù)測，主動預(yù)警，幫助企業(yè)針對異常情況開展能耗診斷及用能優(yōu)化，促進生產(chǎn)過程能源利用科學(xué)化管理和精細(xì)化控制，年可節(jié)省電力費用392.7萬元。

5 結(jié)論

建成采油五廠分析級能源管控系統(tǒng)，實現(xiàn)各單元能耗信息及時、準(zhǔn)確、完整的統(tǒng)計、分析、發(fā)布，為能耗運行管理提供決策依據(jù)，支撐能源管控精細(xì)化管理。實現(xiàn)實時對標(biāo)，趨勢預(yù)測，主動預(yù)警，幫助企業(yè)針對異常情況開展能耗診斷及用能優(yōu)化，促進生產(chǎn)過程能源利用科學(xué)化管理和精細(xì)化控制。