注入系統能源管控等級評估方法研究

翟民江（大慶油田井田實業公司運輸服務分公司）

能源管控是利用互聯網技術，通過配備符合標準的儀表以及采用在線采集的方式達到準確計量，利用有線及無線相結合的傳輸方式有效的傳輸數據，再進行對標及系統建模，從而實現能源利用最優化，促進經濟效益最大化的活動[1]。建立能源管控系統，對能源消耗進行實時監控、分析診斷和優化指導，輔助以相應的管理手段，是油田企業強化用能管理的必然趨勢[2]。能源管控按照達到的功能可以分為5 個等級分別為計量級、監測級、分析級、優化級、智能級[3]。計量是能源管控的基礎，能夠實時準確計量是實現其他等級的前提，目前各油氣田企業能源計量器具配備不足，數據遠傳率低[4]；監測級是在實現計量級的基礎上增加了能源的計劃管理，績效參數的計算及綜合查詢功能，對于異常參數給出提示，同時具備主要耗能設備的管理功能；達到分析級首先要結合現有的對標指標，注入系統能效對標指標包括每兆帕注水單耗、注水泵機組平均效率和注水系統效率、蒸汽生產單耗和鍋爐效率，通過對標分析提出針對性的意見。優化級能源管控系統除包括分析級和監控級能源管控系統功能外，還應具有優化管理模塊，此模塊可在能源管控系統上開發，也可預留數據接口與現有的優化軟件或與能量優化管理平臺對接。智能級即把能源管控系統加入閉環控制功能，實現全方位閉環管理。隨著能源管控建設的有序推進，對企業實施能源管控的成熟度有相應的等級評估勢在必行。能源管控評估的方法主要采用量化分析的方法，對為每一能源管控等級設置詳細的評估項，每一評估項對應具體細節得分，每一大項滿分為100 分，通過此等級評估的分析不得少于80 分，超過80 分方可對下一項進行評估。

1 注入系統計量級要求及評估方法

注入系統計量級的要求，于其他系統參照的標準類似，主要應符合GB/T 20901 和Q/SY 1212 的相關規定。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）各生產工藝能耗應按能源實物類型分類單獨計量；對于多壓力等級的注水站，各壓力等級應單獨計量。注入系統計量級的評估要求見表1。

2 注入系統監測級要求及評定方法

注入系統監測級宜在計量級能源管控系統基礎上建設監測級能源管控系統，主要應具備選擇能源績效參數采集及計算、數據傳輸設定以及基準值設定等功能。注入系統的主要設備為電動機、泵機組，系統主要能源績效參數包括：注水單耗、機組效率，注入系統能耗能源績效指標及其對應的參數見表2。

表1 注入系統計量級評估方法

表2 注入系統能源績效參數及其對應的采集變量

確定相關測點是進行績效參數采集計算的基礎，只有測點位置及采集參數才能布置相關儀器，完成能源管控監測級的目標，其相關測點見表3。

表3 注入系統的測點的分布

通過對注入設備的電力參數、出入口壓力、注入量等數據的采集，最終我們可以通過計算得到注入單耗、機組效率。計算方法參照GB/T 33653 的計算方法。

數據的在線監測需要建立獨立的數據庫，用于數據的儲存及計算。同時數據庫的接口能與現有的生產管理系統進行通信。注入系統的能效基準值的設定至少應該包含注入系統綜合能耗、注入單耗、機組效率、功率因素、節流損失率、注入量等參數?；鶞手档倪x取如果沒有較大的設備或工藝變化可以選取近一年的生產及能耗數據，對于能源績效參數波動較大可以應用統計學回歸分析的方法進行預測及設定。注入系統監測級的評估要求見表4。

3 注入系統分析級要求及評定方法

注入系統分析級主要在監測級的基礎上加入能源績效參數縱向分析和橫向對標，提出注入系統的節能增效建議。其中注入系統的能源績效參數縱向對標，指選擇主要的能源績效指標與滿足對比條件（注入系統在主要設備不變的情況下指相似的壓力及注入量等的歷史數據進行比對分析。橫向對標應結合不同用途及技術參數，根據不同注入系統的實際特點，同時與相似企業開展能效對標活動，可以與統建的能效管理系統中先進指標進行對比。注入系統分析級的評估要求見表5。

4 注入系統優化級要求及評定方法

注入系統優化級是在分析級的基礎上，增加了系統優化功能，即通過對采集數據的計算分析，監控關鍵績效指標，利用合理模型進行模擬運行，不斷調整注入系統的關鍵參數如電動機轉速及閥門開合角度等，最終找到系統最優解，使注入系統能源的使用達到最低值，最終減少企業運行成本[5]。注入系統優化級的評估要求，見表6。

表4 注入系統監測級評估方法

表5 注入系統分析級評估方法

表6 注入系統優化級評估方法

5 注入系統智能級要求及評定方法

注入系統智能級主要要求，在優化級的基礎上加入了控制模塊，同時與系統集成進而實現對注入系統的閉環控制，由于徹底改變對注入系統的控制方式，將影響現有的管理方式，促進其生產全過程的能源使用科學化管理和精細化控制[6]。注入系統智能級的評估要求，見表7。

表7 注入系統智能級評估方法

6 實證分析

某油田注入系統進行能源管控試點，現有抽油機521口，注水井302口，集油間23座，采集注水間電量、三項電流、井瞬時注水量、注水壓力等數據16 項，計算得到有功功率、無功功率、功率因數數據3項，實現數據自動遠傳，間內無人值守。儀表精度滿足Q/SY 09004.3 的要求。注入系統能源管控管理應用相對較為成熟[6]，軟件實現具體功能如下：

◇實現了電動機電量的準確計量；

◇實現了注入系統主要績效參數每天監測；

◇對在線監測數據進行存儲分析設定基準值；

◇用能指標月度考核；

◇能耗情況個性展示；

◇對標分析在線進行；

◇注水系統自動優化；

◇可以遠程啟停，進行自動化管理。

該油田注入系統能源管控評估情況見表8。

表8 油田注入系統能源管控評估得分

由表8 可知，該油田注入系統已經達到優化級，也可以人工遠程控制，但沒有達到自動控制的功能，所以沒有達到智能級。

7 結論

注入系統能源管控評估方法研究是為了研究注入系統能源管控功能，每個關鍵功能及技術進行分析研究量化打分，結合注入系統的特點及不同階段之間的關系，通過量化分級判斷能源管控到達的階段。通過對某油田注入系統進行驗證，判斷該注入系統能源管控水平處于優化級階段，間接驗證了此方法對于注入系統能源管控評估是有效的，也為該系統后續能源管控功能完善提供了方向。