采油厂能源管控系统的优化提升与应用

李承泽

（西北大学 信息科学与技术学院，陕西 西安 710127）

0 引 言

近两年采油厂能源管控系统建设与运行实现了原油生产由粗放式到精细化管理，特别是在节能降耗方面系统运用数据融合、能效模板在线辨识、优化方案在线生成等智能化手段，能有效明确用电成本边界，在线评价重点设备耗能水平，系统平台通过自动建立优化模型，实现了对能源消耗的动态监控和能效指标的精准管控，为新时期采油厂“奉献清洁能源 践行绿色发展”提供有力支撑和抓手。然而作者作为实习人员参与采油厂的现场实践过程中，却发现了采油厂能源管控系统存在基础数据上报准确率不高，对管理区的低效井评价分析不够及时，效果评价总结经验方面功能还不够完善，无法做到及时跟进等问题。同时在具体应用过程中也发现此系统受应用规模、结构层级、一线数据管理等多方面因素影响，也存在着平台功能不完善问题、基础数据质量不高、参数指标滞后等问题，导致系统时效性大打折扣，对采油厂运行带来了不利影响。因此，提升该系统的性能已经成为迫切需要解决的问题，这也是新形势下推进采油厂数字化转型的现实需求。

1 存在问题

随着采油厂能源管控系统的上线运行，通过运用数据融合、能效模板在线辨识、优化方案在线生成等智能化手段，明确用电成本边界，在线评价重点设备耗能水平，自动建立优化模型，实现对能源消耗的动态监控和能效指标的精准管控。采油单井通过实施参数调整、平衡度调整和设计优化等能效优化措施，采油厂日耗电量显著下降，起到了很好的节能降耗作用。但是该系统在应用过程中目前仍存在诸多问题，如基础数据质量问题、平台功能不完善问题、新能源未实现集中管控、单拉井加热改造未纳入平台管理等，从而限制了能源管控系统效能的进一步提升。

1.1 基础数据质量不高

采油厂能源管控平台应用中发现，基础数据的质量是软肋，比如：抽油机档案中的电机型号、电机功率等字段为空。这些直接关系到采油运行效率的基础数据质量不高直接制约了平台效果发挥的潜力。

1.2 平台智能化水平不高

平台能效评价措施内容，仅有三项措施（调参、调平衡、设计优化），目前采油厂已经梳理出了10 项治理措施，但是这些措施在实际落地过程中仍然采油电子表格加人工统计再上传，工作量较大，且统计数据不够准确，直接影响了平台运行效率。

1.3 新能源缺乏集中管控

依托能源管控平台，如何将涉及采油厂生产的光电、风电、余热、光热等新能源项目、节能降耗等相关系统纳入平台，实现能源管控平台扩充和集中管控的目标，是目前响应新能源建设，迫需解决的问题。以胜利油田某采油厂为例，该厂分批建设了分布式光伏发电项目，并自发自用，余电上网。而如何将光伏发电纳入平台实现统一监管，及时发现问题，便于后期维护成为采油厂需要重视的问题。

1.4 单拉井加热改造未纳入平台

目前该采油厂管理着数十口边远拉油井，全部采用电加热，耗能高，加热控制难度大。前期，单井拉油加热系统计划进行节能改造，主要采集温度、液位、运行状态等参数。如何开发功能模块，实现单井拉油加热系统数据集中管控，实现节能降耗。

2 系统提升措施

2.1 确保基础数据质量

数据质量是能源管控系统应用的根基，通过大数据技术实现能源管控平台四大类数据的融合应用，如图1所示，同时建立能管平台数据质量动态跟踪评价机制，以用促建，可以确保各类数据“快、全、准”。

图1 能源管控系统四类数据库展示

（1）针对EPBP 数据源，严把数据质量关，成立数据治理小组，完善PCS、EPBP、电力采集等基础数据，结合数据源，与信息员对接进行补录；制定检查规则，利用校验模型进行数据审核。利用检查规则，查找数据缺项错项，与基层信息员对接，完善抽油机井电机型号信息数据录入近1 000 条，电机功率信息数据录入760 余条。

（2）核对基础数据，确保低效井分析前的数据准确。一是排查自动采集与实际参数存在误差的单井，以免影响能耗计算；二是对电量数据偏高和偏低的井进行数据核对、校正，进行日度数据监控，对异常数据及时落实、修正。此外，对于罐加热模块开发，在PCS 不同的数据表中，设备编码命名规则不一致，导致数据无法提取到能管平台，针对该问题，对设备编码的命名规则进行了统一，设置检验规则，解决PCS数据库有的基础数据表字段命名不规范、存在空格等问题。

（3）将新能源采集数据纳入大数据池。以胜利油田某采油厂为例，该厂目前8 个光伏发电站数据采集已纳入平台，实现发电面积达44 508 m，装机容量2.968 MWP，日发电量近2×10kWh，并实现视频监控功能。并结合天气预报，通过曲线、柱状图展示日度发电量、发电时间对比情况，采油厂能源管控平台实现了能源数据全覆盖。

2.2 完善系统功能

针对平台能效评价措施方面，除了进行调参、调平衡、设计三项措施优化以外，其余治理措施，仍采用电子表格人工统计，工作量较大，且统计数据不够准确及时。与管理区技术人员结合需求，梳理了11 项措施优化提取规则，包含低效关停井、间歇开井、电泵优化、电泵改抽等措施，利用大数据提取功能实现措施优化前后对比、统计功能，减轻人工统计的烦琐，提升数据准确性。

2.3 开发新模块

本着安全生产、信息化、标准化的目标，在采油厂能源管控系统开发了单井拉油能耗监控子模块，如图2所示，该模块可查询日度储油罐加温液量、耗电量等运行曲线，自动生成吨油耗电量、吨油电费、谷期加温时间等柱状图。实现单井拉油罐系统监控，展示远程启停、本地启停、当日加热时长等信息。同时应用信息化采集、智能控制技术，将已有的储油罐液位控制、温度控制、漏电控制、运行状态及电参等信号通过RTU 进行采集，通过DTU 远传至生产指挥中心和能源管控平台大数据系统，实时监控储油罐的现场数据，并根据实际拉油时间，精准控制加热时间和加热温度，实现了节能降耗的精准把控。

图2 采油厂能源管控系统单井拉油能耗监控子模块界面

如在该采油厂2021年4月底拉油井罐加热实施改造完成，数据已纳入平台，上线运行。采油厂制定罐加热“一井一策”运行方案，通过优化加热温度、加热时长，有效减少电能浪费。全厂罐加热日耗电由1.8×10kWh 降至0.8×10kWh。

3 实施效果评价

3.1 实现能耗指标动态实时监控和精准管控

通过能源管控系统的深化研究与应用依托优化提升后的能源管控系统，采油厂实现了节能数据的收集与集中管控，实现了能源消耗的动态监控和能效指标的精准管控。并通过建立数据质量动态跟踪评价机制，确保了能源管控系统数据质量准确性和完整性，如图3所示。

图3 优化后的采油厂能源管控系统主界面

3.2 油藏经营降本提质增效明显

通过能源管控中心与生产指挥系统的有效融合、一体化运行，采油厂一线生产管理打通了能耗日度精准管控的“最后一公里”，切实做到“像分析产量波动一样分析电量波动”，有效提升了管理区油藏经营管理的能力。基于大数据技术控制的采油厂能源管控系统上线已运行10 个月，共实施参数调整、平衡度调整和设计优化等能效优化工作量1488 口井，自运行以来，采油厂日度电量由2.16×10kWh 控制到1.88×10kWh，日度电量下降2.8×10kWh，降本提质增效成果显著。

4 结 论

采油厂能源管控系统提升研究与应用实现了能源管控系统运行效率有效完善和提升，实现了采油生产运行一线能源分析的良好信息支撑和服务，有效助推了能源管控挖潜带来的油藏经营价值创造能力，真正实现了新时期传统能源企业的清洁、高效、智能、绿色、低碳、循环发展。日后应用中，采油厂将以能源管控系统应用为节能降碳、提质增效的重要抓手，坚决落实“节能优先”方针，全员发力、快速推进，不断提升能源管控水平。