“互聯網+”條件下的油氣田能耗管理探討

張倩 唐宏 晏耿成 石磊

（1.中國石油長慶油田分公司油氣工藝研究院；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室；3.中國石油長慶油田分公司第六采氣廠）

1 油氣田發展面臨的形勢

1.1 外部環境

我國已成為世界第一大能源消費國，而人均能源消費剛剛接近世界平均水平。能源已成為國際政治、經濟、外交、國防、氣候變化博弈的焦點，地緣政治、過度投機、熱錢炒作和壟斷經營深刻影響著國際能源市場的穩定。促進世界能源供求平衡、維護能源安全，成為各國共同面臨的一項緊迫任務。能源緊缺與環境惡化已經成為全球面臨的最大問題。

1.2 內部環境

2015 年以來，國家油價經歷斷崖式下跌和持續低位震蕩，國內油氣需求增速放緩，進入能源供需寬松新常態，油氣行業經營效益急劇下滑，油田盈利微薄，不得不消減各項生產成本，而降低能耗也是有效降低成本的途徑之一。

2015 年7 月4 日，國務院印發了《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》，明確未來3 年及10 年的發展目標，提出要通過加快互聯網與傳統行業的深度融合，實現產業結構和行業發展的轉型升級。

1.3 “互聯網+”提出

互聯網已經滲透到各個行業， “互聯網+”這個概念于2012 年在業界首次提出，與2007 年出現的“互聯網化”概念一脈相承，強調互聯網與各傳統產業進行跨界深度融合。“互聯網+”是我國工業和信息化深度融合的成果與標志，也是工業發展的一個方向。

2 油氣田生產及能耗管理

2.1 生產狀況

以長慶油田為例，機采系統共有抽油機5 萬余臺，總裝機功率超過60×104kW。

注水系統共有注水站600 多座，供水站100 多座。注水井開井1 萬多口，日注水量超過30×104m3；注水泵1 000 余臺，水源井電潛泵2 000 余臺，供水泵200 多臺。

集輸系統共有聯合站80 余座，增壓點/接轉站1 200 多座，伴生氣利用率超過75%。主要耗能設備有鍋爐、加熱爐、輸油泵和井口加熱裝置，總裝機功率為200×104kW。

油田耗能設備種類繁多，規格多樣，分布分散，在快速上產階段，一直實施比較粗放的管理模式。

2.2 能耗現狀

長慶油田主要生產系統年耗能200×104t 左右標煤。考慮到伴生氣，機采系統占8%，注水系統占8%，集輸系統（輸油泵）占3%，集輸系統（加熱）占81%。與中石油行業內部油氣田相比，整體處于能耗較高狀態。

機采井日耗電量超過300×104kWh，平均系統效率達21.5%，平均單井日耗電量為71.1 kWh。

注水系統日耗電量超過300×104kWh，注水泵耗電量占總耗電量的76.3%，水源井電潛泵耗電量占總耗電量的15.5%。

集輸系統日耗電量超過160×104kWh，日耗氣量超過250×104m3，日耗煤量為300 t 左右，日耗油量為600 t 以上。測試數據表明，鍋爐平均熱效率、加熱爐平均熱效率、輸油泵平均機組效率均未達到節能限定值。

油田耗能設備不僅種類繁多、標準不一，而且分布分散。依靠傳統的電表測量讀數工作量大，人為因素也較大。即便數字化在油田應用，由于缺乏相應的模塊，加之油田一直實施粗放管理模式，沒有錄取計量單臺設備的能耗數據[1]。因此，上報的能耗數據誤差較大，不能實時顯示單臺設備能耗情況，做到精細管理還有一定的差距。各個生產系統能耗與石油行業內部相比，均處于下游水平；所以，作為耗能大戶的油氣田，加強能耗管理尤為必要。

2.3 能耗管理

油氣田節能工作的運行協調機制，按照“誰主管誰負責，管業務必須管節能”的原則，明確各部門的責任和分工，搭建溝通平臺，逐步建立起“統一協調、綜合歸口、分工負責、相互配合” 的節能運行機制[2]。

油氣田能源管控是近2 年來發展起來的一種新型能源管理模式。它是企業在能源利用全過程中，以基于互聯網和計算機的現代化能源管理數據庫為基礎，以專業軟件、控制技術等為核心，通過能源計量和在線實時監測，結合生產運行，運用能耗對標分析和系統優化等方法，強化能源利用的有效管理與控制并持續改進，進而實現能源資源利用最優化，促進經濟效益最大化[3]。

目前開始在中石油一些油氣田試運行，筆者認為這是基于互聯網條件下的油氣田能耗管理的一種初步模式，真正要實現數字化的能耗管理，還需要借助互聯網行業先進的技術，結合油氣田生產與能耗現狀，進行深度推進和改革。

3 互聯網技術在油田節能降耗的應用

“互聯網+工業”即傳統制造業企業采用移動互聯網、云計算、大數據、物聯網等信息通信技術，改變原有產品及研發生產方式，與“工業互聯網”、“工業4.0”的內涵一致。

“互聯網+工業”案例的應用，為“互聯網+”條件下的油氣田能耗管理提供了經驗，硬件和軟件方面已經具備了實施條件。云計算和物聯網技術的應用必將為傳統工業發展提供強大的技術支撐。

結合油氣田能耗管理現狀，依托物聯網、大數據、云計算技術的發展，能耗管理可以實現真正意義上的智能控制。每一個設備的耗能歷史數據、實時數據均通過互聯網傳輸到數字化平臺，通過大數據的處理與云計算，實時給出油田單臺設備的能耗優化措施，借助先進的節能技術，實現整個油田生產系統的優化與控制。

3.1 依托物聯網技術的發展

通過物聯網技術的大規模應用，油氣田每個耗能設備均安裝智能硬件，借助物聯網實現能耗數據的實時讀取，不受時間、空間的限制對耗能設備進行數據監測和處理；并完全實現實時自動調控，確保生產系統能耗最優，達到節約大量的人力、物力及能耗的目的。這對區域面積較大的油氣田企業尤為重要。

3.2 借助云計算強大的數據處理能力

云計算是互聯網大腦的中樞神經系統。在互聯網虛擬大腦的架構中，互聯網虛擬大腦的中樞神經系統是將互聯網的核心硬件層、核心軟件層和互聯網信息層統一起來，為互聯網各虛擬神經系統提供支持和服務。

系統的數據采集指標包括：產值能耗，采集各單位耗電總量、工業總產值、能源成本比重，產值綜合能耗指標，以及這些指標的同比變動情況等；能源消費結構，采集企業月度煤、原油、天然氣、電力的消費量；節能量完成情況，采集油田各單位年度節能量、產值節能量，企業節能目標完成及其考核；節能技改項目和設備情況，采集油田各單位節能技改項目規劃、實施、完成情況，以及重點用能設備的淘汰更新、利用狀況等信息；水資源及污染物排放，采集油田各單位水資源消耗情況和主要污染物排放、處置情況。

各種生產設備的歷史數據和實時數據累積起來，成千上萬，依靠現有的網絡無法實時快速計算與處理。此時可借助云計算來處理油氣田能耗數據，并根據大數據處理結果，即時給出優化與控制建議，實現生產系統能耗的實時優化，且及時顯示給每一級節能管理人員，更好地實施油氣田能耗管理[4]。

目前已在生產管理系統部分實現了能耗實時監測與優化，由于場地及投資的限制，還沒有真正實現“互聯網+”的能耗管理。

4 “互聯網+”條件下油氣田能耗管理模式

4.1 專業人員隊伍建設

研究“互聯網+”條件下的能耗管理工作新機制，促進能耗管控技術人員專業化發展。通過建立能耗管控示范區培養一批懂工藝、懂生產、懂分析、懂優化的復合型能源管理人才；在總結示范經驗的基礎上研究能源管控政策機制，探索能源管控機構建設問題，并在各業務推廣過程中不斷加強人員建設，提高能耗管理水平；要掌握互聯網先進技術，或者引進相關專業人員，能耗專業技術和互聯網技術充分融合，并應用在油田能耗管理工作中。

4.2 應用3D 打印技術智能定制節能設備

堅持開發和應用先進節能技術，支持企業能效持續優化改進。繼續加強節能關鍵技術攻關與創新，確保應用的是最新的國內外行業先進節能技術；可根據物聯網能耗優化數據結果分析，應用3D 打印技術，研制開發相對應節能設備或者降低對應工藝能耗的節能技術。將最新最先進的節能技術應用在油田上，使生產系統能耗定期優化，降低能耗。

4.3 實施節能設備診斷評估

在應用大數據進行能耗管理的同時，需要開發應用先進適宜的節能診斷評估工具，研究建立實施診斷評估的工作流程和方法；依靠專業化技術機構，對重點企業及重點管控單元開展能耗診斷及節能優化，深入挖掘節能降耗增效潛力，推進能源管控工作有效開展，為“互聯網+工業”模式的發展提供前期貯備[5]。

4.4 探索新的管理機制

根據國家“十三五”節能工作新形勢、新任務，完善基層單位節能考核辦法；并根據“互聯網+”條件下的油田設備能耗數據處理結果，實現能耗實時在線監測，進一步細化節能考核指標體系及相關考核獎懲辦法。建立能源管控中心等相應的組織機構負責項目等事宜的全方位、全過程的節能管理工作，給油氣田企業帶來理念、技術、標準等方面的新思路；同時，引進專業化云計算服務行業協助其完成組織架構及數據處理，并在應用實踐中不斷總結經驗，改進完善，形成科學合理的油氣田能耗管理機制。

5 結束語

“互聯網+”是油氣工業發展的一個方向。應用互聯網新技術，創新油氣田能耗管理模式，借助云計算強大的數據處理能力，實現整個油田生產系統能耗的優化與控制，達到油氣田企業降本增效的目的。