采油厂能源管控中心的构建与应用

史晶莹（大庆油田设计院有限公司）

全面开展节能减排，建设绿色低碳高效企业实现高质量发展是我国现阶段发展的一项重要任务。节能减排的主体责任在企业，开展节能减排，优化用能管理是企业自身发展的必然要求。作为油田开发企业开展节能减排和用能分析，加强用能管控是一项十分重要的工作。一方面，国家“十三五”节能规划及中国石化集团公司“能效倍增”计划都明确要求重点用能企业建立能源管控中心，加强节能管理，实施绿色低碳发展战略。另一方面，随着油田“四化”建设的深入推进，开发区块信息化和智能化程度不断提高，生产现场生产参数自动化采集、传输、处理和集中数据分析能力得到不断提升，为油田能源管控中心的构建与应用提供了良好的技术基础。为此，提出开展《采油厂能源管控中心构建与应用》这一攻关课题，并取得了良好的技术攻关和现场应用效果。

1 能源管控中心的体系架构

企业能源管控中心是指采用自动化、信息化技术建立的一体化能源集中管控系统。在节能目标管理、能源计量统计、节能潜力识别、能效分析优化的同时，有效支撑企业实施节能技术改造、促进企业用能水平不断提升。

1.1 功能定位

为充分发挥能源管理信息化对油田公司体制机制建设的支撑作用，经过深入研究，广泛论证，确定了能源管控系统三级架构，实现三级联动、上下贯通、层层穿透。油田分公司级主要抓好整体能效考核、采油厂级抓好能效监控、采油管理区主要抓好能效优化。

1.2 功能模块

能源管控中心功能模块主要包括能效监控、报警预警、能效评价、能效优化和统计分析5大功能模块，23个子模块，128项业务功能。系统功能模块见图1。

1.2.1 能效监测

以GIS为基础，以PCS单井、单设备实时数据与源头数据为支撑，整合集成供电系统实时数据（电量、电压、电流、有功、无功、功率因数）、增加后勤辅助、转供用电数据采集，实现区域内电网运行质量、能耗情况实时监控、实时预警，达到“能流可视化”的目的[1-3]。在四化单点设备数据采集的基础上，将供电系统与GIS结合，将提升、注水集输和生活用电，以线路为单位，进行了一个整体的展示，包括线路用电负荷情况，以及线路异常报警，供电线路基础电器接线图，从而实现整体到部分的能流可视化。点击任意一条有网线路，可以穿透至线路实时监测情况[4-6]。

图1 系统功能模块

以采油管理区某供电线路为例：以供电线路为载体，以电力能源闭环管理为主线，以能流可视化方式，实时展现供电线路上变电站供电数据、生产用电数据、办公用电数据以及民用电数据，结合数据视图，实现层层穿透，实时查询，并对线路失电进行精准扣产计算。

1.2.2 能效报警预警

能效报警模块主要包括采油报警预警、注水报警预警、集输报警预警和电网报警预警等四个子模块。采油报警预警包括停机报警、管网压力报警、机采系统效率过低报警、空抽报警等；注水报警预警包括停机报警、压力高低报警、温度过高报警以及注水系统效率低报警等；集输系统报警预警包括停机报警、压力高低报警、温度过高报警、硫化氢和可然气体浓度超标报警以及集输系统效率低报警等；电网报警预警就是通过对监控系统供电变化情况进行实时监测、电网负荷变化大预警、电网功率因数低报警以及电网损耗大预警。以电网报警预警子模块为例：某供电线路2018年4月18日，线路供电负荷发生波动，并推送预警信息。

1.2.3 能效评价

依据5类标准和文件要求，建立采油、注水、集输、供配电四大系统的指标评价体系，12类指标[7-9]。为基层的节能监测、三基验收以及绩效考核，提供管理平台，减少工作量。

针对评价体系中不同指标，应用“两线三区”分类法，实现分单位、分油藏类型、分举升方式，自动对标追标，促进基层能源管控水平不断提升。

1.2.4 能效优化

主要包括模型构建、方案推送、优化实施、效果跟踪4个子模块25项业务功能，依托专业知识体系和信息技术，建立能效优化模型，自动推送优化方案，自动跟踪优化过程，自动分析优化效果，实现了“在线可优化”，为节能管理工作提供强有力的抓手。通过实时的感知、实时的分析，促进实时的决策，由原来“人工判断、听人指挥”向“模型判断、听数字指挥”转变，辅助基层管理人员素质提升，推动生产组织方式转变。

从源头数据库、生产指挥数据库获取油井实时、日度数据，应用统计法，聚类方法，关联规则发掘方法，神经网络方法等算法对所有数据进行计算、预处理，然后进行对标评价，筛选低效不达标对象形成主题数据，利用各类优化模型进行优化，形成最终的数据挖掘成果[10]。通过大数据分析，利用多种算法建立目标值与影响参数间的数据模型，根据相关性大小筛选最优模型，产液量稳定的情况下，能耗最低。在进行参数优化时，以调整幅度最小化，安全性最大化，避免影响生产为原则，以标杆对照法获取参数作为参考边界条件，将理论计算法和神经网络法计算结果有条件性取交集，结合优化对象本身参数边界条件，形成最终能效优化方案。

1.2.5 统计分析

主要包括设备台账、能耗报表、文档管理、能效报告4个子模块31项业务功能，实现能耗数据不同维度、不同层级的报表自动统计、分析，将能耗数据管理由月度管理转变为日度管理，同时减少大量人工抄表工作，提升工作效率，满足管理区日常管理分析需求。

2 应用及效果

该能源管控中心于2018年在胜利油田某采油厂投入现场应用。该采油厂管理区2017年操作成本10877万元，其中人工、作业、电费占比86.5%，不考虑人工因素，电力成本占比39.6%，考虑人工因素占比26.5%。在系统背景部分增加项目覆盖的范围：业务系统（采油、注水、集输、办公后勤、转供农用）；能耗节点（抽油机、计量间、注水站、接转站、供电线路、变电站）；能源类别（电、天然气、伴生气）等内容。

应用效果主要体现在以下几方面：

1）实现能流可视化、在线可优化、能效最大化。以供电系统为载体，深入挖掘数据价值，基于“四化”实时数据，实现能效数据实时跟踪监测，实现能流可视化。通过供电线路负荷波动检测和失电报警功能，可以实时掌控分线路负载变化及电网运行质量，提升管理效率，降低了因线路失电或负荷波动对生产造成的影响。运行一年推送线路波动报警信息132次，推送大线故障停电信息14条次。能源管控中心上线运行后，系统推出优化方案97项，实施46项，实现年节电83290kWh，平衡度调整21井次，作业设计优化32井次，实现年节电342412kWh，日均节电951kWh。系统累计运行12个月，提升单耗平均下降16%，注水单耗平均下降6%，用电量降低230.5×104kWh，实现年创经济效益173万元。能源管控中心建设投入456.1万元，其中软件研发359.1万元，硬件配套投入97.1万元，投资回收期约为2.63a。

2）厘清能源管理数据基础，实现能源管理明日帐。设备及站库能耗数据实现自动采集、实时计算、实时分析，能源分析数据实现月度汇总分析转变为日度精准分析。

3）促进了采油管理区能源管理模式转变。能管中心建设较好的契合了新型管理区经营决策优化机制，改变传统的条块分割、分散、粗放式能源管理模式，实现以远程综合监控为基础的扁平化、集中化、精细化、科学化的高效能源管控模式。

4）实现了能源“管”与“控”的互联网+跨越式发展。项目着力探索石油行业能源管控中心建设的实现方法和路径，以提质增效为目标，以能源精细化、科学化、集中化管理为主线，深化信息技术应用，完善体系标准，形成成熟的技术路线，推动石油行业与互联网深度融合创新，实现“能流可视化”、“在线可优化”、“能效最大化”，促进能源“管”与“控”的互联网+跨越式发展。

5）实现了油藏经营价值最大化。能耗管理方面实时监控生产全过程各节点耗电情况，向注水、采油、集输等专业共享节点监控结果，与各专业协同优化，对生产过程进行宏观管理、宏观优化、宏观分析和宏观考核，实现油藏经营价值最大化。

6）实现了油田开发数据资源共享。围绕电网、管网、井网开展需求分析和基于油藏、单元、井组的油藏工程、注采输工程间的协同分析，坚持横向到边，纵向到底，充分利用共享资源，坚持价值引领、闭环控制、数据驱动、协同推进，发挥油气生产大数据对于促进油田提质增效、转型发展的支撑作用，实现了开发数据资源共享。

3 结束语

实践证明，开展能源管控中心建设是企业加强能源管理工作一种创新管理模式，具有良好的节能减排效果。该中心能效监控、报警预警、能效评价、能效优化和统计分析5大功能模块，23个子模块，128项业务功能完全能满足油田能源管控工作需要。它的应用实现能流可视化、在线可优化、能效最大化，厘清能源管理数据基础，实现能源管理明日帐，促进了采油管理区能源管理模式转变，实现了能源“管”与“控”的互联网+跨越式发展，实现了油田开发数据资源共享，实现了油藏经营价值最大化，具有良好的推广应用价值。