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石油石化节能 阮龙飞等：新疆油田能耗监测系统研究 第 7卷第 11期 企业实现节能降耗主要有两种途径：从技术 上，改进用能设备和工艺，提高能源利用效率；从 管理上，合理安排和使用能源，优化设备运行参 数，减少能源浪费。不管是技术还是管理，其基础 都是效率、单耗、能耗等关键数据 1。为此，中国 石油开展了能源管理系统的研究，开发了中国石油 节能节水管理系统。该系统创建了集团公司自下而 上的能源数据采集、能源数据应用体系，实现了从 集团、地区公司、采油厂的能源数据统一规范、统 一管理和统一应用 2。但系统采用的是每月人工抄 表，逐渐上报的统计模式，人为因素影响大，且统 计周期长缺乏实效性，也不具备能耗分析功能。为 了实现能源精细管理，新疆油田充分利用现有数据 库资源，研发了能耗监测系统，大大减少了人工录 入的工作量，提高了时效性，并且延伸了监测层 级，实现了从油田公司、采油厂、作业区/站库的 能耗指标按日监测，达到了油田能源精细管理的数 据要求。 1能耗指标监测 能耗指标监测的目的主要有两个：准确的掌握 能源消耗情况，为领导层提高决策依据；及时的发 现 问 题 ， 为 管 理 和 技 术 人 员 提 供 具 体 的 措 施 对 象 3-4。新疆油田按层级大小从上到下可划分为油田 公司、采油厂、作业区/站库、设备 4个层级，不同 层级有不同的能耗指标监测需求。油田公司和采油 厂层级的监测指标满足领导层需求，作业区和站库 的监测指标满足管理人员需求，设备监测指标满足 技术人员需求，具体指标见表 1。 2基础条件分析 实现能耗指标监测的基础是数据，监测数据涉 及的类型主要分为 4 类，产液量、产油量、注水 量、注汽量等生产数据；天然气、煤、电、汽油、 柴油、热力等能耗数据；电流、电压、温度、压力 等设备运行数据；额定扬程、额定功率、额定排 量、额定冲程、额定冲速等设备静态数据。 生产数据是现场每天自动计量后推送到新疆数 字油田平台下的油气水井生产数据管理系统中，因 此生产数据是齐全的。能耗数据除了电以外，其余 数据由于没有远传计量器具都是采取人工计量，按 厂按月人工统计存储到中国石油节能节水管理系统 中。设备运行数据现场是采用 SCADA 系统、锅炉 监控等系统按秒进行监测，数据自动存储到过程数 据库、历史数据库、ORCAL 等数据库中。设备静 态数据是人工录入存储到油田 ERP 系统中，但在 ERP 系统中只有设备型号，没有具体的静态参数。 能耗指标监测到设备需要以上 4类数据齐全，这需 要投入大量的计量器具和完善现有系统，同时还需 新疆油田能耗监测系统研究 阮龙飞周勇汪洋祝玉松王扶辉（新疆油田公司工程技术研究院） 摘要：能源精细管理是降低油田能耗的重要举措，但实现能源精细管理的基础是数据，因 此如何及时准确的监测到相关数据至关重要。通过对新疆油田不同层级的能耗指标监测需求进 行分析，对监测指标涉及的基础数据进行溯源，设计了软件的架构和功能，研发出了一套具监 测、预警、预测、统计为一体的监测系统。系统运行后，缩短了能源统计周期，延伸了监测层 级，满足了油田公司、二级生产单位、作业区/站库 3个层级能耗指标按日监测的需求，实现管 理节能 1010 4 t （标煤） 以上，节约费用约 1亿元。新疆油田能耗监测系统的研发成功，在国 内油田开发企业中尚属首次，为其它油田起到了借鉴和示范作用。 关键词：能耗指标；监测系统；能源管理 DOI: 10.3969/j.issn.2095-1493.2017.11.014 第一作者简介：阮龙飞， 2015 年毕业于长江大学 （油气储运工程 专 业）， 从 事 油 气 田 节 能 技 术 的 研 究 ， E-mail： 476101356qq. com，地址：新疆克拉玛依市胜利路 87号，834000。 40 万方数据 节能经济 / Energy Conservation Economy 石油石化节能 要调用所有与设备相关的各监控系统接口，工作复 杂繁琐且软硬件经济投入大 5-6，因此，能耗监测系 统研发分多期完成，一期工程监测最低层级到作业 区 （站库） ，监测周期为日。 3系统设计 3.1功能架构设计 系统建设的一期工程目标是实现从公司、二级 生产单位到作业区/站库 3个层级的能耗和单耗的监 测 （图 1） ，及时发现存在能耗指标异常的作业区或 站库做到科学决策，确保油田主要的耗能系统高效 运行。主要工作内容如下： 1） 完善油气水井生产数据管理系统，增加站 库能耗信息，在关系数据库的支撑下综合集成生产 与能源系统各种相关信息，实现能耗指标的监测。 2） 在准确分解油田能耗构成的基础上，建立 能源系统指标预测模型，为油田实现能耗事前管理 提供数据支持。 3） 通过能耗统计和指标对比分析，挖掘油田 节能潜力。 3.2主要功能 1） 指标监测及预警。从油田能耗监测系统数 据库中读取数据，实现表 1中油田公司、二级生产 单位、作业区/站库能耗和单耗数据的按日监测， 并且对超出正常范围值的单耗指标进行预警显示， 支持用户快捷查阅每个层次的超标单位，达到从上 到下逐级定位、精确分析的功能。 图 1能耗监测系统一期工程功能架构图 2） 指标预测。基于历史数据，采用线性回归 和指数拟合的方法，可实现预测机采、注汽、注 水、集输、处理 （原油处理、天然气处理、污水处 理） 油田 5大系统的能耗和单耗，进而按月度、季 度、年度预测出油田公司、二级单位能耗和吨油、 吨液单耗为油田制定能耗计划提供依据。 3） 统计分析。指标监测及预警功能模块中显 示 1 天数据，统计分析模块以数据表格、柱状图、 曲线图的方式按月、季度、年展示显示公司、二级 单位、作业区/站库 3个层级的能耗和单耗指标，并 能与同期进行对比，分析出指标异常的阶段。 表 1能耗指标监测需求表 层级 一级 二级 三级 四级 级别 油田公司 采油厂 作业区 站库 设备 监测指标 总能耗、稀油能耗、稠油能耗、采气能耗 总吨油单耗、稀油吨油单耗、稠油吨油单耗、采气单耗 总吨液单耗、稀油吨液单耗、稠油吨液单耗 机采系统单耗、注水系统单耗、注汽系统单耗、集输系统单耗、原油处理系统单耗、污水处理系统单耗、 天然气处理系统单耗 同一级相同 能耗 机采系统单耗、集输系统单耗 能耗 注水系统单耗、注汽系统单耗、原油处理系统单耗、污水处理系统单耗、天然气系统单耗 锅炉热效率、锅炉排烟温度、锅炉过剩空气系数、给水泵泵效 注水系统效率、注水泵机组效率、管网效率、节流损失率、注水泵泵效 机采系统效率、电动机负载率、载荷利用率、泵效、平衡度 加热炉热效率、加热炉烟气含氧量、加热炉排烟温度、加热炉表面温度 压缩机系统效率、压缩机排烟温度 输油泵效率、输油泵泵效 配电线路线损率、功率因数、变压器负载率 41 万方数据 石油石化节能 阮龙飞等：新疆油田能耗监测系统研究 第 7卷第 11期 4） 对标分析。机采、注汽、注水、集输、处理 5大系统单耗指标既可实现单位内部和外部之间的横 向、纵向对标，也可实现与国标、行标、企标的对 标，进而找出差距，挖掘出油田节能潜力。对标分析 功能业务流程见图2。选取国标、行标或企标作为参 照单耗指标，根据单位、行政作业区、系统或周期选择 单耗指标，将对比结果以表格和图形的形式进行显示。 图 2对标分析功能业务流程 5） 报表管理。油田公司、二级生产单位监测 的能耗和单耗指标数据全部可以按天、月、年，以 设定的相应报表格式导出，并且报表格式还进行修 改编辑，提高能源统计效率。 6） 文档管理。涉及的项目立项计划、可行性 研究、投资批复、实施方案、实施合同、施工方 案、测试报告、验收、核查报告以及相关的技术报 告等都可以分类上传到文档管理模块中，并且允许 权限用户下载浏览。 7） 数据管理。可视化分类显示所有相关基础 数据，便于查看基础数据的质量和数据溯源。 8） 系统管理。系统相关的辅助功能，包括用户 权限的分配，用户登录的时间、登录人数，数据报错 信息显示等。 4系统应用 新疆油田能耗监测系统一期工程已通过上述设 计与实现，并在油田 13 家主要二级生产单位逐步 推广实施，达到了预期的应用效果：能耗指标监测 和管理细化到了站库和重点耗能系统，统计周期从 月缩短到了天，大大提高了数据时效性，每日都可 清楚的掌握从公司、二级生产单位到作业区/站库 3 级层级的能耗和单耗情况，并对指标超标的单位及 时预警 （图 3） 双击超标单位，进入到二级单位监 测 页 面 可 清 晰 的 看 到 具 体 哪 个 耗 能 系 统 超 标 （图 4） ，进而预警现场对该系统采取相应措施。 图 3油田公司层级能耗监测页面 图 4二级单位层级能耗监测页面 系统自运行以来，通过系统监测预警，现场及 时调整注汽锅炉、加热炉、抽油机等耗能设备运行 参数，提高了系统运行效率，吨油单耗年底比年初 下降了 5%，节约 1010 4 t （标煤） ，节约费用近 1 亿元。 5结论 1） 新疆油田能耗监测系统研发成功，实现了 能耗运行的全流程管理，保障了油田经济有效的合 理利用能源。目前，国内油田上游企业还没有实现 能耗按日监测的先例，因此新疆油田能耗监测系统 的成功研发应用将会为其它油田起到借鉴和示范 作用。 2） 随着新疆油田油气生产物联网管理系统的 建立，设备运行数据和静态数据的完善，能耗监测 系统将与物联网系统连接，最终实现设备的实时 监测。 42 万方数据 节能经济 / Energy Conservation Economy 石油石化节能 参考文献： 1 吴波. 造纸过程能源管理系统中数据挖掘与能耗预测方法 研究D. 华南理工大学， 2012. 2 王崇亮， 余洋. 企业能源管理信息化建设实践与探索.信息 系统工程J. 2016， 42 （4） ： 45-47. 3 龚燕， 王弘历， 游晓燕， 等. 炼化企业能源管控系统应用进 展研究J. 2016， 1 （4） ： 10-13. 4 任长春. 鞍钢能源管理系统及应用J. 冶金自动化， 2011， 35 （1） ： 16-22. 5 张德钦. 大型钢铁企业能源管理系统的设计及应用J. 化 工自动化及仪表， 2012， 40 （3） ： 390-393. 6 黄永红.李闽. 钢铁企业能源生产信息化的管理模式设 计J. 冶金能源， 2016， 35 （5） ： 13-18. 收稿日期2017-07-27 （编辑杜丽华） 中国石油新闻中心 10月 17日，吉林石化特种清洗技术人员开始对乙烯装置裂解炉 TLE换热器实 施清洗作业，提升设备换热效率。 秋冬季，对于地处东北的吉林石化正是高能耗运行周期。为了确保这一时期装置生产安全平 稳，低耗高效，进入 10 月，这个公司生产运行与设备管理部门积极配合，结合装置秋季生产计划、 设备运行状况，以及天气环境等因素，制定了具体的设备清洗工作表，有针对性地对生产装置换热 系统实施清洗疏通。 “截至目前，我们已经收到了 21套装置、30余台设备清洗任务，全部制定了清洗工作手册和质量 规程。 ”承接设备清洗任务的吉林石化建修公司经理胡承刚介绍说。 炼油、乙烯生产系统是本次换热设备清洗重点。为此，吉林石化参照这两套装置生产计划，建 立了设备清洗档案。本着“事前有部署、事中有监控、事后有评价”的原则，落实专业施工技术人 员责任，进一步完善清洗作业技术参数，将结焦、凝堵设备对正常生产的影响降到最低，为装置生 产的低耗高效创造良好条件。 据统计，10 月以来，吉林石化已经完成了 5 套装置、15 台换热器的清洗作业，使得生产装置运 行能耗指标始终处于良好线位以上，为装置连续创效奠定了基础。 43 万方数据