能源管控系统在油气田企业中的应用

朱英如* 吴浩 张士奇 解红军 王丽 管伟

（1.中国石油天然气股份有限公司规划总院；2.中国石油西气东输管道公司）

0 引言

随着我国经济发展进入新常态和国内外能源供需形势的变化，持续改进能效水平已经成为新常态下能源发展的必然选择。

油气田企业能源消耗量占能源生产量的比例依然较高，整体用能水平与国内外先进水平相比还有较大差距，能源消耗费用在油气生产成本中所占比例较大。“十三五”期间，国家高度重视加强能耗在线监测和推进能源管控建设，明确提出要加强高能耗行业的能源管控，推进工业企业能源管控中心建设，推广工业智能化用能监测和诊断技术。因此，油气田企业应以信息化建设为依托，通过开发能源管控系统，强化能源利用的有效管理与控制，并持续改进，实现能源利用的最优化，促进经济效益的最大化。

1 油气田能源管控发展和现状

能源管理中心的雏形最早始于20世纪60年代的日本和西德。其钢铁企业利用模拟仪表形成能源数据采集与监控系统，分别满足能源介质生产和分配的需要。20世纪 70年代，日本钢铁厂利用电子计算机，将各自独立的能源介质网逐步过渡到由动力部门集中管理，达到统一管理能源介质的转换和分配，能源管理中心初步形成。

其后，随着能源管理中心建设得到越来越大的重视，越来越多的国际石油公司开始具有较为完整的能源管理系统，并取得了显著的节能效果。

目前，国际石油公司普遍认为油田能源管控建设不但是数据采集、生产流程的数字化，而且是针对上游业务更高层次的整合与流程再造。在完善油气田信息化建设的基础上，能源管控建设需要依次经历四个层次，即监测、实时分析、实时优化和经营模式变革。

北海的挪威海域是智能管控技术利用程度最高的地区。该地区的斯塔特福约尔得油田通过采用实时数据传输、实施控制技术，实现了油田可持续发展。

Chevron（雪佛龙公司）、Shell（“壳”牌公司）和BP（英国石油公司）相继提出了“信息油气田”、“聪明油田”和“未来油气田”的发展理念。

“十三五”期间，中国石油集团公司遵循“效益为本，注重实效；分类指导，突出重点；完善机制，创新驱动”的原则，积极推进能源管控建设［1］。预计2020年，中国石油集团公司能源管控能力建设将迈上新台阶，基本达到国内先进水平，重点业务达到国内领先水平。油气田企业基本实现试点能源管控单元的主要能耗指标在线监测及分析。中国石油集团公司示范采油厂（作业区）实现基于在线监测的主要能耗指标对标分析。

2 庆新油田能源管控系统实践

庆新油田位于大庆长垣太平屯油田以东、升平油田以西，南靠宋芳屯油田，北临安达凹陷，1999年开发，现已经历上产和稳产两个阶段。庆新油田现有联合站1座、转油站2座、集油配注间21座，现有耗能设备964台，包括：抽油机493台、螺杆泵7台、注水泵270台、柱塞泵98台、加热炉23台和离心泵73台。

组建初期，庆新油田以自筹资金方式运营，严格管控成本是该企业经营管理的突出特点，以能源管控为代表的成本控制效果尤为突出。庆新油田成立了以总经理为组长的能源管控委员会，将节能工作纳入经营重点。委员会成员涵盖公司经营班子，小组成员包括各用能单位生产和节能管理人员。

庆新油田积极发挥数字化优势，合理配备具有远程功能的计量仪表，开发集采油、集输、注水各系统于一体的能源管控系统，实现了节能工作由数字化向智能化转变，形成了庆新油田能源管控的特有模式。

2.1 油井能源管控系统建设

在庆新油田抽油机井中，应用节能抽油机占比93.3%，节能电机占比 71.6%，节能配电箱占比88.2%。

通过电流互感器、载荷传感器、角位移传感器和油管套管压力传感器等现场数据采集设备，庆新油田自动采集三项电流、三项电压、载荷和油套压等 15项油井数据，计算得到日耗电量、平衡度等16项数据，实现油井参数自动采集、能耗精确计量至单井。

以自动采集、回传的数据为前提，针对抽油机平衡治理、结蜡治理和管杆泵管理等问题，庆新油田开发了多项抽油机井源管控应用软件，形成了五项油井能源管控体系：

1）利用功率实时监测，提高平衡管理水平。

2）通过载荷实时采集，优化油井降黏工作。

3）利用数字化远程启停，进行自动化间歇性抽油管理。

4）依托单井电量计量，强化机采能耗管理。

5）开发智能管理系统，实现问题超前预警。

2.2 集油配注间能源管控系统建设

庆新油田集油配注间安装电流互感器、流量计、压力变送器、温度变送器和电量表等一次仪表，采集集油配注间电量、三项电流、环瞬时掺水量、井瞬时注水量、总回油温度和总掺水压力等 24项数据，计算得到有功功率、无功功率和功率因数等3项数据，实现数据自动远传，集油配注间内无人值守，电量计量至各配注间。

针对掺水单管环状流程不易管理的实际情况，庆新油田开发了掺水优化管理系统；为确保“注好水、注够水”，庆新油田开发了智能注水优化专家系统，形成了四项集油配注间能源管控体系：

1）安装三相计量装置，实现单井产量计量。

2）自动采集生成报表，降低员工劳动强度。

3）通过恒流远程控制，保证平稳合格注水。

4）利用数字化实时监控，做好精细化自动掺水。

2.3 联合站和转油站的能源管控系统建设

通过在加热炉、离心泵上安装的流量传感器、压力变送器和温度传感器等仪表，庆新油田联合站和转油站3站共采集数据86项，实现了“集中监控、无人值守、有人巡检”和数据自动采集。

通过应用自己的数字化管理信息系统、站控系统和基础平台等系统，庆新油田站库管理始终保持高效运行，各站用人数量逐年递减，节能管理水平逐年提高，形成了两项站内能源管控体系：

1）应用数字站控系统，合理搭配机泵运行。2）依托数据实时采集，优化加热炉运行组合。

2.4 能源管控系统运行效果

庆新油田能源管控系统上线以来，以“调试运行、发现问题、解决问题”为工作思路，以实现“监管、控制、操作性强”为完善原则，结合各项节能生产和技术管理，2018上半年与2017上半年相比，吨液耗电降低1.05 kW·h，吨液耗气降低0.14 m3，吨液综合能耗降低0.61千克标煤，节能效果显著。

3 结论和建议

在开展技术节能的同时，提高能源管理水平是油气田企业节能增效的有效途径。建立能源管控系统，对能源消耗进行实时监控、分析诊断和优化指导，是油气田企业强化用能管理的必然趋势［2-3］。只有油气田能源管控工作发挥整体合力，才能推进以能源管控为重要抓手的节能管理新模式。建议如下：

1）各企业要高度重视能源管控工作，由最高管理者指定管理者代表作为团队领导者，组建能源管控团队。

2）完善的数字化配套是做好能源管控系统平台的前提，能源计量器具是油气田能源管控的“眼睛”。要推动油气田能源管控建设工作，数字化配套和能源计量器具完善二者缺一不可。

3）进一步完善能源管控系统平台功能，突出横向、纵向对标，深化预警、报警功能，实现主要能耗数据在线监测及分析，真正实现能源“管”和“控”。

4）强化能源管控系统平台深度应用，逐步建立、优化和完善节能工作管控体系。通过开展各项能耗数据分析、对标，配套作业区、生产单元能源管控考核制度，完善绩效体系，激励员工提高节能意识，实现节能工作的精细化管理。