朱澤全（勝利油田魯勝石油開發(fā)有限責任公司）

能源管控是基于油田信息化能源管理數(shù)據(jù)庫，采用計算機+互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)遠程采集數(shù)集，通過人工智能和人的智慧相結合，在線運用對標和系統(tǒng)優(yōu)化的智慧分析決策方法，進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計整理和深度應用發(fā)掘，形成由“數(shù)據(jù)”到“知識”的轉變，從而優(yōu)化傳統(tǒng)工藝流程，提供科學管理方法，實現(xiàn)由靜態(tài)到動態(tài)、智能到智慧、簡單到深入、被動到主動的跨越，形成智慧能源管控管理新模式，實現(xiàn)能源利用最優(yōu)化、經(jīng)濟效益最大化的管理活動[1]。

1 實施背景

1.1 耗能區(qū)域概況

勝利油田魯勝公司擁有15 個油田24 個開發(fā)單元，分布在三市十縣三區(qū)，點多面廣、管理難度大。油藏類型以稠油和低滲透油藏為主，開發(fā)難度大，耗能大。動用儲量7 245.8 ×104t，采出程度15.9%，采收率17.8%，年產(chǎn)油43 ×104t，日產(chǎn)油1 755 t，綜合含水率89.6%。下設5 個采油管理區(qū)、3 個項目組，共有油井1 122 口，水井193 口，注水站14 座，接轉站2 座，集油站2 座。

傳統(tǒng)能源管控模式年能耗統(tǒng)計見表1，分析能耗大原因：①魯勝公司管轄的油田單元穿插在各采油廠轄區(qū)內，造成區(qū)塊分割、分散，管理難度大，采取人工計量各系統(tǒng)用電，界限劃分不清，分配不合理，損耗多；②高液量高含水井耗能多；③低液量、低產(chǎn)能、低效井做無用功浪費能源多；④生產(chǎn)設備匹配不合理，有效載荷低；⑤陳舊設備占比大，高耗能設備多；⑥電加熱儲油罐全天候加熱，耗電多成本高；⑦油水井流程布局不合理，耗能多。

表1 傳統(tǒng)能源管控模式年能耗統(tǒng)計Tab.1 Annual energy consumption statistics of traditional energy management and control mode

1.2 電能管理問題概況

在用油田供電公司和4 個地方電業(yè)局，共有30座變電站，油網(wǎng)、農網(wǎng)、國網(wǎng)供電線路89 條，穿插于各采油廠、地方之間，日耗電28.7×104kWh，產(chǎn)液614.295×104t，綜合含水率89.1%，2022 年消耗電能3.864 8×108kWh，日均耗電105.6×104kWh（占總操作成本22%）。電能管理面臨以下突出問題。

1.2.1 供電線路管理難度大

魯勝公司用電線路89 條穿接在7 個采油廠和10個地方政府的主線路，線長、條多、面廣，線路復雜，電量計量界面重疊不清楚，傳統(tǒng)計量方法無法準確計量；采油管理區(qū)內部系統(tǒng)分不清楚。機采、注水、集輸、后輔等各系統(tǒng)用電界限劃分不清，無法精細統(tǒng)計分析。

1.2.2 管控系統(tǒng)不完善脫節(jié)嚴重

傳統(tǒng)用電管理采用人工抄表統(tǒng)計，耗時耗力，誤差大。日用電為估算數(shù)據(jù)，月度抄表核算，統(tǒng)計周期長，嚴重滯后，分析不清,考核不準，導致能耗管控難度大，節(jié)能降耗主體責任難以落實。供電公司供電系統(tǒng)與魯勝公司用電系統(tǒng)相互獨立，壁壘嚴重，數(shù)據(jù)不能互通互用，無法進行統(tǒng)一管理?！肮堋薄坝谩泵摴?jié)嚴重，導致“用電的不管電、管電的不用電”，管電者關注電量指標，用電者關注技術指標，導致兩者間業(yè)務融合不到位[2]。

2 能源管控系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)建立

能源管控系統(tǒng)工程2020 年3 月啟動，經(jīng)歷了頂層設計、試點研發(fā)、優(yōu)化提升三個階段，采用自動化、信息化等技術，2021 年1 月建成。擁有五大功能智慧模板（能效監(jiān)控、報警預警、能效評價、能效優(yōu)化、統(tǒng)計分析）和23 個子模塊、128 項業(yè)務功能，在線采集各能耗參數(shù)→電力分公司用電信息采集系統(tǒng)→勝利油田EPBP→智慧能源管控中心，智慧統(tǒng)計整理和深度應用發(fā)掘，直觀顯示到各級屏幕上，形成“互聯(lián)網(wǎng)+” 能源管控新模式[3]。

2.2 信息化、數(shù)字化建設

2.2.1 線路計量裝置智慧升級

一是井場變壓器上安裝高低壓計量無線遠傳儀表896 臺，實時在線精準采集數(shù)據(jù)，完成線路拓撲維護工作全覆蓋。二是變電站安裝在線電能表數(shù)據(jù)集抄器，實時掌控線路供配能耗變化。

2.2.2 耗能數(shù)據(jù)互通互用

按照“信息化、數(shù)字化”的思路，通過整合集成PCS 數(shù)據(jù)、EPBP 數(shù)據(jù)、供電數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了變電站→線路→單井，分系統(tǒng)、分線路耗電量、產(chǎn)油量日度數(shù)據(jù)自動匯總統(tǒng)計，解決了能耗統(tǒng)計周期長和崗位關聯(lián)性、協(xié)同性差的問題。以供電線路為載體，以電力能源閉環(huán)管理為主線，以能流可視化方式，實時展現(xiàn)供電線路上變電站供電數(shù)據(jù)、生產(chǎn)用電數(shù)據(jù)、辦公用電數(shù)據(jù)以及民用電數(shù)據(jù)，結合數(shù)據(jù)視圖，可對線路失電進行精準扣產(chǎn)計算，實現(xiàn)對已有系統(tǒng)從數(shù)據(jù)、功能和業(yè)務層面無縫整合，形成全方位、可視化、立體化能流供配。線路供電量、用電量、線路損耗等指標每日自動跟蹤評價，對波動原因進行跟蹤分析[4]。

2.2.3 分系統(tǒng)、分崗位能耗報警預警

運用分線路能耗總量、線損波動、運行質量三類預警模型，以電力拓撲為主線，構建“網(wǎng)結構、線流向、點消耗” 電力供配用關系，實現(xiàn)從宏觀到指標的實時報警和超前預警，做到了分線路能耗異常的實時感知、日度預警分析。例如，林東變電站的林勝線。2020 年11 月14 日線路損耗41.9%報警預警，經(jīng)排查原因為通訊基站中斷，驗證了線路波動和線損預警的準確性。

2.3 智慧評價圖版

2.3.1 “4121”分系統(tǒng)能效評價體系

“4121”分系統(tǒng)能效評價體系，是依據(jù)油田5類標準和文件要求，建立涵蓋采油、注水、集輸、供配電4 大系統(tǒng)，以及百米噸液耗電、電動機功率因數(shù)、系統(tǒng)效率、提液單耗、平衡度、泵效等12類指標，還有1 套智慧評價圖版，助力管理區(qū)明確價值識別[5]的體系。

2.3.2 智慧化圖版體系

1）分系統(tǒng)能效評價圖版可以自動提取數(shù)據(jù)，實現(xiàn)能耗設備自動分區(qū)評價：依次分出高效區(qū)（Ⅰ）、潛力區(qū)（Ⅱ）、低效區(qū)（Ⅲ），實現(xiàn)重點設備耗能水平日度在線統(tǒng)計分析評價。例如：提升系統(tǒng)，分不同舉升方式、不同泵徑、不同類型對油井舉升能耗合理性在線統(tǒng)計分析評價7 類指標[6]。

2）注水系統(tǒng)：各注水站對不同壓力等級柱塞泵，分單位對注水泵的運行情況進行在線評價[7]。

3 實施效果

魯勝公司能源管控系統(tǒng)依托“互聯(lián)網(wǎng)+”能源管控新模式，對電耗數(shù)據(jù)在線采集傳輸，并對其進行智慧分析決策，進行產(chǎn)液結構優(yōu)化、管網(wǎng)優(yōu)化、參數(shù)優(yōu)化、高耗能設備優(yōu)化等，提升管理區(qū)能耗管理水平，大幅度降低日用電量，實現(xiàn)經(jīng)濟用電[8]。

3.1 數(shù)據(jù)歸納

系統(tǒng)的構建運行，為采油管理區(qū)提供了良好的全生產(chǎn)過程能耗預警、評價、統(tǒng)計分析、統(tǒng)籌優(yōu)化，能源管控由月度匯總分析變?yōu)槿斩染珳使芸?，有效支撐采油管理區(qū)五項機制的落實執(zhí)行，打造了智慧管電、經(jīng)濟用電的能耗節(jié)能管控標桿單位[9-10]。

3.2 在線優(yōu)化

3.2.1 方案優(yōu)化

方案優(yōu)化基于“降次不降液、供排關系最優(yōu)”的原則，應用標桿對照法、理論計算法、神經(jīng)網(wǎng)絡法，依托專業(yè)知識體系和信息技術，針對不達標油井，建立能效優(yōu)化模型，自動推送參數(shù)優(yōu)化方案，由系統(tǒng)推送出可以實施低效井待審方案，供技術人員審核確認后實施，自動跟蹤分析優(yōu)化效果。例如：魯源管理區(qū)2021 年1 月1 日至9 月13 日實施優(yōu)化抽油機井206 井次，節(jié)電26.559 7×104kWh，增 油1.0×104t，2021 年4 月系統(tǒng)根據(jù)STS311-X58油井生產(chǎn)情況與地質能量狀況，結合功圖分析，優(yōu)化生產(chǎn)時間和參數(shù)推送方案，優(yōu)化前后參數(shù)及單耗對比見表2，遠程設置自動實施在波谷23:00～7:00開井生產(chǎn)，波谷是波峰電費的1/3，降低產(chǎn)液單耗55 kWh/t，由低效區(qū)進入潛力區(qū)。

表2 STS 311-X58 井優(yōu)化前后參數(shù)及單耗對比Tab.1 Comparison between parameters and unit consumption before and after optimization in STS 311-X58 well

3.2.2 參數(shù)優(yōu)化

依托魯勝公司能源管控系統(tǒng)，各采油管理區(qū)生產(chǎn)指揮中心與技術管理室相關人員進行高耗能油井摸排，組織開展高耗能油井治理：對洗井、檢泵、堵水等措施進行了生產(chǎn)參數(shù)調整，獲得很好效果。例如：2022 年魯源采油管理區(qū)高耗能油井調參治理，共調參有效井數(shù)227 口。高耗能部分油井調參效果對比見表3。

表3 高耗能油部分井調參效果對比Tab.3 Comparison of adjusting parameter effect in some wells of high energy consuming oil

3.2.3 電泵綜合能耗在線評價

通過應用電泵井噸油耗電評價模板，篩評9口低效電泵井，并進行治理，優(yōu)化后壓減液量751 t/d，日節(jié)電1.031 6×104kWh，降低運行費用約1.14 萬元/d。例如：魯平采油管理區(qū)低效電泵井SIZ38-X96，日產(chǎn)液131.4 t，日產(chǎn)油2.6 t，含水率為98%。實施堵水措施作業(yè)后，優(yōu)化舉升方式，改為500 型螺桿泵生產(chǎn)，日產(chǎn)液18.4 t，日產(chǎn)油5 t，含水率為72.6%，日降液113 t，日增油2.4 t，日節(jié)電量1 362 kWh，噸油運行成本由2 374 元/t 下降到1 117 元/t，噸液耗電降低0.4 kWh/t，實現(xiàn)了該類井低效變高效。

3.2.4 流線調整

能效模板提示：2021 年3 月18 日魯升采油管理區(qū)NZW55-X18 井為NZW55-X19 井組主流線方向上的高液量高含水率的低效井，對該井實施“短期離崗”，改變地下流場、擴大水驅波及，非主流線油井ZW55-X15 見效，含水率下降，日增油2.3t，井組減少低效液量228 t/d，日節(jié)電1 841 kWh。

應用該模板，魯勝公司對9 口低效油井實施“短期離崗“，減少液量516 m3/d，停運勝二區(qū)邊外注水站、管11注水站的注水泵3 臺，節(jié)電1.28×104kWh/d，日節(jié)約電費0.78 萬元。

3.2.5 更新高耗能設備

通過魯勝公司能耗管控平臺，發(fā)現(xiàn)3 座注水泵站處于低效區(qū)運行，存在機泵匹配不合理的現(xiàn)象，通過優(yōu)化改造及實時跟蹤評價注水泵的能耗變化情況，合理運用“機泵調整、削峰填谷”等技術改善供需匹配。例如：①在滿足注水井配注的前提下，降低耗能，通過酸洗注水井，降低注入壓力，對濱南集輸站雙底單元185 kW 電動機更換為55 kW 電動機，日節(jié)電量292 kWh，年節(jié)電量10.65×104kWh ；②對勝坨集輸站卸油泵更新改造，原卸油泵功率42 kW，日耗電約330 kWh，改造后的新卸油泵功率22 kW，日耗電約200 kWh，年節(jié)省電量約4.68×104kWh；③對勝坨集輸站新外輸泵更新改造，原外輸泵功率75 kW，日耗電約594 kWh，改造后的新泵功率45 kW，日耗電約356 kWh，年節(jié)省電量約8.687×104kWh。共年節(jié)約電費132萬元。

3.3 精準效益運行

給電加熱儲油罐配套在線液位、溫度、電參采集監(jiān)控設備，搭建單罐拉油在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)優(yōu)化運行、效益運行。魯勝公司現(xiàn)有單拉井139 口，單拉罐128 個，日產(chǎn)液760 t，日產(chǎn)油323 t，屬于低液量低含水率單井罐生產(chǎn)，加溫倒油，罐車拉運。單罐拉油在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測倒油周期與加溫周期，加溫質量與加溫時段，并進行日度評價，使各管理區(qū)之間形成競爭關系，再通過“加溫時長優(yōu)化、加溫時段優(yōu)化、加溫匹配優(yōu)化”，使谷期加溫占比達到79.9%，單井加溫電價由0.61 元/kWh 下降到0.45 元/kWh，年節(jié)省電量256×104kWh，年節(jié)電費156.16 萬元。通過“谷期占比、加溫用電、加溫電費”精準考核排名，倒逼采油管理區(qū)結合原油物性、含水率高低，自主優(yōu)化拉油路徑，魯勝公司噸液運費由33.8 元/t 降到22.1 元/t，同比年節(jié)約運費312.5 萬元。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟效益

魯勝公司實施前后年對比能耗指標大幅降低:

1）機采單耗：實施前年舉升液624.6×104t，年耗電3 878.7×104kWh，提升單耗6.21 kWh/t；實施后年舉升液640.8×104t，年耗電3 060.0×104kWh，提升單耗4.77 kWh/t，降低單耗1.44 kWh/t，年節(jié)電量818.7×104kWh。

2）注水單耗：實施前年注水量429.92×104t，年耗電2 320.27×104kWh，注水單耗5.397 kWh/t；實施后年注水量466.915 6×104t，年耗電1 866.43×104kWh，注水單耗3.997 kWh/t，降低1.4 kWh/t，年節(jié)電量453.84×104kWh。

3）集輸單耗：實施前年處理液522.4×104t，年耗電741.80×104kWh，集輸單耗1.42 kWh/ t；實施后年處理液556.23×104t，年耗電498.37×104kWh，集輸單耗0.9 kWh/t，降低單耗0.52 kWh/t，年節(jié)電量243.43×104kWh。

共節(jié)約電量1 515.97×104kWh，電費按0.61 元/kWh 計算，節(jié)約電費924.74 萬元；增油1.058 9×104t，原油按2 200 元/t計算，增效2 329.58 萬 元；噸液運費由33.8 元/t 降 到22.1 元/t，同比節(jié)約運費312.5 萬元。總獲經(jīng)濟效益3 566.82萬元。

4.2 社會效益

“互聯(lián)網(wǎng)+” 能源管控新模式實現(xiàn)在線實時精準數(shù)據(jù)，多能互補、多能一體化運行，智慧決策，構建智慧決策和長效節(jié)能機制，達到節(jié)能降耗增效。提高工作效率，大幅強低勞動強度，增加職工的幸福感。

4.3 生態(tài)效益

節(jié)約用電1 515.97×104kWh（1 kWh=0.32 kgce，1 tce 產(chǎn)生2.66 t二氧化碳），則減少碳排放1.29×104t，走出了一條控排放，節(jié)能降耗，碳達峰、碳中和綠色企業(yè)發(fā)展之路。

5 結論

依托“互聯(lián)網(wǎng)+” 能源管控新模式使其以可視數(shù)據(jù)的形式展現(xiàn)出來，實現(xiàn)智慧能源管控。

1）數(shù)據(jù)大屏可視，在采集數(shù)據(jù)的基礎上挖掘不同類型用戶負荷用能的特點，以智慧云計算、對比統(tǒng)計分析等方式通過能源監(jiān)測大屏的方式線上支持、實時監(jiān)控，從管理角度使數(shù)據(jù)更直觀。

2）能耗分類管理，在數(shù)據(jù)可視化的基礎上更進一步加強管理，對各分類能耗數(shù)據(jù)進行監(jiān)控、采集處理，全面掌握用能情況，實現(xiàn)“可預測”的智慧管理效果。

3）在線精準采集的實時數(shù)據(jù)，具有能源實時及歷史數(shù)據(jù)存儲、查詢、分析、統(tǒng)計、分析功能，進行智慧決策，避免了人為判斷的疏忽，減少損失，優(yōu)化方案增加效益，使系統(tǒng)管理更加科學化，實現(xiàn)能源管控的智慧化。