油田节能检测及测试数据综合应用技术研究

2015-10-31朱益飞中国石化胜利油田分公司孤东采油厂

石油石化节能 2015年12期

朱益飞（中国石化胜利油田分公司孤东采油厂）

油田节能检测及测试数据综合应用技术研究

朱益飞（中国石化胜利油田分公司孤东采油厂）

加强节能检测工作和测试数据综合应用分析，充分发挥节能监测工作在节能降耗工作的作用，对采油厂节能指标的完成具有重要的意义。分析了孤东采油厂节能检测中存在的问题，介绍了油田节能检测及测试数据综合应用技术研究的主要研究内容、经济技术指标以及现场应用情况，并对综合效果进行了评价分析。实践证明，开展油田节能检测及测试数据综合应用技术研究，对采油厂开展节能降耗工作起到良好的促进作用，具有很好的推广应用前景。

节能检测测试数据综合应用自动测试数据库节能降耗

引言

伴随国家创建节约型社会和油田建设节能型企业的要求，加强采油厂机采、注水、集输、加热炉和锅炉等“五大”系统效率检测技术研究以及测试数据管理工作越来越重要。通过开展检测技术研究，在不增加节能改造资金的前提下，解决采油厂加热炉运行效率低的问题，以及解决长期以来6 kV高压配电线路不能在线检测的技术难题，从而有效提高采油厂节能检测能力。通过开展测试数据分析和应用，找出采油厂机采、注水、集输、加热炉和锅炉等“五大”系统节能降耗的关键点和工作重点，对提高系统效率和节能降耗工作产生积极的作用，存在着巨大的社会和经济效益。

为提高采油厂能源利用率，合理用能，充分发挥节能监测工作在节能降耗工作的作用，加强节能检测工作和测试数据综合应用分析，从而探究合理用能的方法和节能技改工作思路，带动采油厂节能降耗工作开展［1］，符合国家的大政方针，对采油厂节能指标的完成具有重要的意义。为此，在调查研究的基础上，提出了开展《油田节能检测及测试数据综合应用技术研究》这一研究攻关课题，并取得了良好的技术攻关效果。

1　孤东采油厂节能检测中存在的主要问题

胜利油田孤东采油厂多年来十分重视节能检测工作，通过开展节能检测和用能设备系统能耗评价，对全厂节能降耗工作和节能技术改造发挥了节能检测工作的重要作用［2］。目前，采油厂拥有各类专业节能检测设备50余台，专业节能检测人员30余人，基本上能满足机采、注水、集输、加热炉和锅炉等“五大”系统效率年度测试任务。但随着油田节能减排工作以及节能检测技术发展的需要，加强采油厂机采、注水、集输、加热炉和锅炉等“五大”系统效率检测技术研究以及测试数据管理工作十分迫切需要，采油厂节能降耗及节能检测工作中仍存在着一些问题，主要体现在以下几个方面：

一是油田煤代油节能技术改造项目实施后，采油厂部分联合站仍不能正常运行，只能运行系统效率较低、新度系数低的老旧加热炉给原油加热，在没有大资金更新加热炉的情况下，提高原有加热炉的运行效率，降低采油厂自用原油消耗非常必要。二是全厂机采、注水、集输、加热炉和锅炉等“五大”系统效率测试设备多（年均达到2000台次），测试数据多，测试数据处理工作量大而繁杂，且测试数据做不到共享。三是采油厂有高压配电线路54条，其中6 kV高压配电线路有49条，高压线路损耗大，能耗高。由于缺乏必要的检测手段，对高压配电线路及变压器的损耗电量及能耗水平，不能做到正确评价。

2　项目主要试验研究内容

该研究课题主要由便携式加热炉效率自动测试调节仪研究、采油厂“五大”系统效率测试数据库的建立和高压电参数综合测试装置的应用3个子研究课题组成。

2.1便携式加热炉效率自动测试调节仪研究

该子项目主要通过研制1台便携式加热炉效率自动测试调节仪以及3台风量控制调节装置来实现加热炉风量的有效快速调节。该系统主要由“传感器”、“烟气检测分析模块”、“热效现场控制模块”、“调节执行机构”4个部分组成。其中：“传感器”、“调节机构”2个部分是采用独立设计的，“传感器”负责测量烟道中烟气温度、含氧量、一氧化碳、二氧化碳的数据，“调节机构”负责接收调节指令对风量进行控制；“烟气检测分析模块”和“热效现场控制模块”采用一体化设计，以便于携带移动。便携式调节仪的主要工作方式是在加热炉调节好以后要断开，之后“调节机构”保持现状运行，并且可以进行手动/自动切换［3］。

通过开展便携式加热炉效率自动测试调节仪研究，研制便携式加热炉效率自动测试调节仪节能检测设备，实现加热炉风量的自动调节，改善进风量、燃料油之间的优化比例，提高加热炉系统运行效率，达到节能减排最佳效果的目的。

2.2采油厂“五大”系统效率测试数据库的建立

该子项目采用目前较先进的SQL Server 2005数据库系统。QL Server 2005数据引擎是企业数据管理解决方案的核心，它结合了分析、报表、集成和通知等功能。它是1个全面的数据库平台，使用集成的商业智能（BI）工具提供了企业级的数据管理。SQL Server 2005数据库引擎为关系型数据和结构化数据提供了更安全可靠的存储功能，可以构建和管理用于业务的高可用和高性能的数据应用程序。

SQL语言的主要功能就是同各种数据库建立联系，进行沟通。按照ANSI（美国国家标准协会）的规定，SQL被作为关系型数据库管理系统的标准语言。SQL语句可以用来执行各种各样的操作，例如更新数据库中的数据，从数据库中提取数据等。绝大多数流行的关系型数据库管理系统都采用了SQL语言标准。

通过开展采油厂“五大”系统效率测试数据库研究，建立并完善了采油厂“五大”系统效率测试数据库模型，实现了机采系统测试数据库与采油厂油井动态分析数据库的对接，以及测试数据处理软件的编制和测试数据分析报表的自动生成，提高节能检测人员的数据处理能力。

2.3高压电参数综合测试装置的应用

该子项目主要引进1台高压电参数综合测试装置，通过开展对高压线路节能检测方法应用研究，对高压配电线路损耗节点进行分析研究，实现高压线路电运行参数的节能在线检测，最终找出高压线路的主要能耗节点，达到6 kV高压配电线路在线节能检测的目的［4］。高压电参数综合测试装置的主要技术参数如下：测量范围，10 kV以下供电线路及配电设备；测量准确度，±0.5%；存储数据，可存储100组数据；仪器工作环境温度，-10～+ 50℃；仪器工作环境湿度，小于90%；仪器工作海拔高度，小于3000 m。

3　主要技术经济指标

◇加热炉系统效率提高5%以上；

◇便携式加热炉效率测试仪测量准确率达到0.5级；

◇实现加热炉风量的自动调节；

◇建立采油厂“五大”系统效率测试数据库；

◇实现节能检测数据的共享和测试分析结果的充分应用；

◇实现节能检测数据处理的自动化和种类报表的自动生成；

◇高压电参数综合测试装置测量准确率达到0.5级；

◇掌握高压线路电运行参数的在线检测方法，满足采油厂检测需要。

4　现场应用

1）新开发研制的便携式加热炉效率自动测试调节仪，于2010年在孤东油田1号联合站7#、8#和9#加热炉上进行现场应用试验，试验内容主要包括系统的现场适应性能、仪器运行过程的可靠性能和对节能效果的评价等。在孤东1号联合站7#、8#、9#加热炉上的进风口处安装风门控制器，将控制回路连接到现场防爆分线箱中，将测量仪器按照使用说明顺序连接完毕，人工对加热炉进行点火。通过手动风门对加热炉进行控制达到较好的燃烧效果，使用烟气分析仪进行测量，计算出效率和空气过剩指数。

2）采用目前较先进的SQL Server 2005数据库系统，开发利用采油厂节能检测及测试数据综合应用信息资源，搭建起1个全面的节能检测数据及应用库平台，下设5个子系统数据库：机采系统测试数据库、注水系统测试数据库、油气集输系统数据库、加热炉和锅炉系统测试数据库、供配电系统测试数据库。其中，机采系统测试数据库与采油厂油井动态分析数据库的对接，可以直接调用采油厂油井动态分析数据库的相关生产数据。通过编制测试数据处理软件，实现各系统设备运行效率自动计算、测试数据分析报表的自动生成，以及测试数据信息资源的网络共享，达到节能检测以及检测数据综合优化利用的目的。

3）通过引进1台高准确度的高压电参数综合测试装置，于2012年对孤东油田北一线、南一线、南二线等6 kV高压配电线路高压变电站出口、高压线路末端、各油井变压器的输入口和输出口等高压线路能耗节点进行节能检测；对高压线路各能耗节点检测数据进行处理分析，计算出高压线路的线路损耗率和变压器的损耗率；分析造成高压线路损耗大的主要原因，对功率因数较低线路提出在变压器侧安装无功自动补偿装置、淘汰高能耗变压器等改进建议措施，达到降低高压线路损耗的目的。

现以北一西线为例进行现场应用测试分析。孤东油田北一西线线路长度为9.019 km，在用变压器30台，油井53口，1台增压泵，1台外输泵，具有外挂负荷少、采油工艺全面、测试计量方便等特点；同时，该线路油井电动机、抽油机使用年限较长，品种、型号较多。主要设备、供电情况见表1。

表1　北一西线路供电统计

北一西线出口有功功率为655 kW，变压器高压侧有功功率为644.52 kW，变压器低压侧有功功率为573.279 kW，电动机输入端有功功率为546.87 kW。高压线路损耗为10.48 kW，变压器损耗为71.24 kW，低压线路损耗为26.41 kW；损耗率分别为1.6%、10.88%、4.03%，该站子系统损耗比例分别为6.69%、65.88%、24.42%。由此可见，有效控制变压器损耗和低压线路损耗是降低供配电系统损耗的关键。

高压供电线路损耗由6 kV变电所出口的有功供电功率减去各个配电变压器的输入端有功功率之和得到。测试期间，变电所出口的日均有功供电功率为655 kW，各个配电变压器的输入端有功功率之和为644.52 kW，高压线损功率为10.48 kW，高压线损率为1.6%，低于SY/T 6275—2007《油田生产系统节能监测规范》中给出的限定值6%。

该线路的变压器的型号有S7型、S9型、S11型和S13型。北一西线共有S7型变压器5台，占总数的16.66%，而S7型变压器是国家已明令淘汰的高耗能产品，其损耗率比同型号同负载率的5台S11型变压器高出35.6%。其他变压器以S11型节能变压器为主。经测试，北一西线变压器的平均负荷率为25.59%，存在相当大的容量浪费。抽油机井变压器出端的平均电压达到412.4 V，有17台变压器的输出电压超过了电压波动范围，超过±7%（国家标准）。现用变压器挡位少，导致供电质量低，变压器和电动机效率降低，导致损耗增大。变压器的总损耗功率达71.24 kW，总平均损耗率为11.05%，其中S7型、S9型、S11型和S13型变压器的平均损耗率分别为17.59%、6.35%、10.68%和2.76%。

可以看出，S7型变压器的损耗率明显高于其他类型的变压器，其平均损耗率达到了17.59%。S9型变压器只有2台，分别带1台增压泵拖动电动机和1台潜油电动机，载荷波动不大，损耗率也较低。S11型变压器是目前较为普遍使用的节能变压器，占北一西线在用变压器的三分之二，其平均损耗率为10.68%。北一西线中还使用了3台S13型高性能变压器，其中有2台为“一拖多”变压器，其平均损耗率仅为2.76%。

5　效果综合评价

1）提高了加热炉系统运行效率。孤东油田1号联合站8#加热炉系统运行效率从调节控制前78.82%提高到优化调节控制后的84.11%，系统运行效率提高了5.29%；9#加热炉系统运行效率从调节控制前77.84%提高到优化调节控制后的82.58%，系统运行效率提高了4.74%，平均系统效率由原来的78.33%提高到目前的83.85%，平均系统运行效率提高了5.52%。这说明该自动调节控制系统现场应用取得了良好的优化调节控制效果，达到了项目研究的目的。

2）实现了加热炉风量的自动调节和优化控制。通过开展便携式加热炉效率自动测试调节仪的研制与应用，有效地改善加热炉进风量、燃料油之间的优化比例，达到加热炉运行效率的最佳的目的，对加热炉开展综合节能技术研究具有重大而现实的借鉴指导意义。

3）降低了节能检测人员的劳动强度。通过建立采油厂机采、注水、集输、加热炉和锅炉等“五大”系统测试数据库的建立与应用，提升了节能检测数据处理的自动化程度，减少节能检测人员的劳动强度。特别是机采系统测试数据库与采油厂油井动态分析数据库的对接，可以直接调用采油厂油井动态分析数据库的相关生产数据，避免了各油井生产运行参数重复统计、录入等问题，大大地减少了节能检测数据处理过程中的工作量。

4）实现了节能检测数据信息的网络资源共享和测试数据的优化综合利用。通过采油厂机采、注水、集输、加热炉和锅炉等“五大”系统测试数据库的建立与应用，实现各系统设备运行效率自动计算、测试数据分析报表的自动生成，以及测试数据信息资源的网络共享，避免测试资源浪费和测试数据利用率不高等问题，对指导油田节能工作和开展用能设备正确的能耗水平评价，具有重大而现实的经济意义。

5）实现高压供电线路能耗在线检测。通过开展高压电参数综合测试装置的应用研究，解决了高压配电线路不能满足在线检测的技术难题，掌握高压线路电运行参数的在线检测方法，满足采油厂检测需要，对提出改进线路降损措施具有十分重要的作用。

6）降低了高压线路及变压器损耗。通过引进1台高准确度的高压电参数综合测试装置，实施对孤东油田北一线、南一线、南二线等6 kV高压配电线路各能耗节点的在线检测，找出了影响线路损耗的主要原因，并实施线路整体节能技术改造。改造后，3条6 kV高压配电线路及变压器平均损耗由改造前的19.8%下降到目前的6.7%，提高了用电管理水平和用能质量。

6　结束语

该项目通过便携式加热炉效率自动测试调节仪研究，提高了加热炉系统运行效率，实现了加热炉风量的自动调节和优化控制。通过采油厂机采、注水、集输、加热炉和锅炉等“五大”系统效率测试数据库建立的研究与应用，提升了节能检测数据处理的自动化程度，减少节能检测人员的劳动强度，实现测试数据的网络共享和测试数据的优化综合利用。通过开展引进高压电参数综合测试装置的应用，实现高压供电线路能耗在线检测，解决了高压配电线路不能满足在线检测的技术难题，降低了高压线路及变压器损耗。实践证明，开展油田节能检测及测试数据综合应用技术研究，对采油厂开展节能降耗工作起到良好的促进作用，具有很好的推广应用前景。

［1］朱益飞.加热炉进风量的自动控制［J］.油气田地面工程，2001，19（2）：51-52.

［2］朱益飞，石晓明，马冬梅.提高孤东油田机采系统效率的探讨［J］.电力需求侧管理，2009，11（4）：44-48.

［3］朱益飞.便携式加热炉效率自动测试调节仪的研制与应用［J］.可编程序控制器与工厂自动化，2011，12（10）：54-57.

［4］王用桥，伍名山，罗海峰.浅谈配电系统节电技术应用及效果分析［J］.油田节能，2007（1）：44-46.

安全平稳保供气

中石化天然气榆济管道分公司所辖管网途经陕西、山西、河南、山东、河北5省，10个地市，沿线共有30座输气场站，64座阀室，管道穿越12条隧道，管网总长1 545.72 km。为了确保供气沿线的企业和当地居民用气，岗位工人通过技术培训不断提升现场管理和管道巡防能力，今年前10个月发现治理安全隐患20余项，为冬季安全平稳供气夯实了基础。

胡庆明