李承澤

（西北大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710127）

0 引 言

近兩年采油廠能源管控系統(tǒng)建設(shè)與運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了原油生產(chǎn)由粗放式到精細(xì)化管理，特別是在節(jié)能降耗方面系統(tǒng)運(yùn)用數(shù)據(jù)融合、能效模板在線辨識(shí)、優(yōu)化方案在線生成等智能化手段，能有效明確用電成本邊界，在線評(píng)價(jià)重點(diǎn)設(shè)備耗能水平，系統(tǒng)平臺(tái)通過(guò)自動(dòng)建立優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)能源消耗的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和能效指標(biāo)的精準(zhǔn)管控，為新時(shí)期采油廠“奉獻(xiàn)清潔能源 踐行綠色發(fā)展”提供有力支撐和抓手。然而作者作為實(shí)習(xí)人員參與采油廠的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐過(guò)程中，卻發(fā)現(xiàn)了采油廠能源管控系統(tǒng)存在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)上報(bào)準(zhǔn)確率不高，對(duì)管理區(qū)的低效井評(píng)價(jià)分析不夠及時(shí)，效果評(píng)價(jià)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)方面功能還不夠完善，無(wú)法做到及時(shí)跟進(jìn)等問(wèn)題。同時(shí)在具體應(yīng)用過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)此系統(tǒng)受應(yīng)用規(guī)模、結(jié)構(gòu)層級(jí)、一線數(shù)據(jù)管理等多方面因素影響，也存在著平臺(tái)功能不完善問(wèn)題、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量不高、參數(shù)指標(biāo)滯后等問(wèn)題，導(dǎo)致系統(tǒng)時(shí)效性大打折扣，對(duì)采油廠運(yùn)行帶來(lái)了不利影響。因此，提升該系統(tǒng)的性能已經(jīng)成為迫切需要解決的問(wèn)題，這也是新形勢(shì)下推進(jìn)采油廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型的現(xiàn)實(shí)需求。

1 存在問(wèn)題

隨著采油廠能源管控系統(tǒng)的上線運(yùn)行，通過(guò)運(yùn)用數(shù)據(jù)融合、能效模板在線辨識(shí)、優(yōu)化方案在線生成等智能化手段，明確用電成本邊界，在線評(píng)價(jià)重點(diǎn)設(shè)備耗能水平，自動(dòng)建立優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源消耗的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和能效指標(biāo)的精準(zhǔn)管控。采油單井通過(guò)實(shí)施參數(shù)調(diào)整、平衡度調(diào)整和設(shè)計(jì)優(yōu)化等能效優(yōu)化措施，采油廠日耗電量顯著下降，起到了很好的節(jié)能降耗作用。但是該系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中目前仍存在諸多問(wèn)題，如基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題、平臺(tái)功能不完善問(wèn)題、新能源未實(shí)現(xiàn)集中管控、單拉井加熱改造未納入平臺(tái)管理等，從而限制了能源管控系統(tǒng)效能的進(jìn)一步提升。

1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量不高

采油廠能源管控平臺(tái)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的質(zhì)量是軟肋，比如：抽油機(jī)檔案中的電機(jī)型號(hào)、電機(jī)功率等字段為空。這些直接關(guān)系到采油運(yùn)行效率的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量不高直接制約了平臺(tái)效果發(fā)揮的潛力。

1.2 平臺(tái)智能化水平不高

平臺(tái)能效評(píng)價(jià)措施內(nèi)容，僅有三項(xiàng)措施（調(diào)參、調(diào)平衡、設(shè)計(jì)優(yōu)化），目前采油廠已經(jīng)梳理出了10 項(xiàng)治理措施，但是這些措施在實(shí)際落地過(guò)程中仍然采油電子表格加人工統(tǒng)計(jì)再上傳，工作量較大，且統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，直接影響了平臺(tái)運(yùn)行效率。

1.3 新能源缺乏集中管控

依托能源管控平臺(tái)，如何將涉及采油廠生產(chǎn)的光電、風(fēng)電、余熱、光熱等新能源項(xiàng)目、節(jié)能降耗等相關(guān)系統(tǒng)納入平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)能源管控平臺(tái)擴(kuò)充和集中管控的目標(biāo)，是目前響應(yīng)新能源建設(shè)，迫需解決的問(wèn)題。以勝利油田某采油廠為例，該廠分批建設(shè)了分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，并自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。而如何將光伏發(fā)電納入平臺(tái)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)管，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，便于后期維護(hù)成為采油廠需要重視的問(wèn)題。

1.4 單拉井加熱改造未納入平臺(tái)

目前該采油廠管理著數(shù)十口邊遠(yuǎn)拉油井，全部采用電加熱，耗能高，加熱控制難度大。前期，單井拉油加熱系統(tǒng)計(jì)劃進(jìn)行節(jié)能改造，主要采集溫度、液位、運(yùn)行狀態(tài)等參數(shù)。如何開發(fā)功能模塊，實(shí)現(xiàn)單井拉油加熱系統(tǒng)數(shù)據(jù)集中管控，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

2 系統(tǒng)提升措施

2.1 確?；A(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量

數(shù)據(jù)質(zhì)量是能源管控系統(tǒng)應(yīng)用的根基，通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源管控平臺(tái)四大類數(shù)據(jù)的融合應(yīng)用，如圖1所示，同時(shí)建立能管平臺(tái)數(shù)據(jù)質(zhì)量動(dòng)態(tài)跟蹤評(píng)價(jià)機(jī)制，以用促建，可以確保各類數(shù)據(jù)“快、全、準(zhǔn)”。

圖1 能源管控系統(tǒng)四類數(shù)據(jù)庫(kù)展示

（1）針對(duì)EPBP 數(shù)據(jù)源，嚴(yán)把數(shù)據(jù)質(zhì)量關(guān)，成立數(shù)據(jù)治理小組，完善PCS、EPBP、電力采集等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)源，與信息員對(duì)接進(jìn)行補(bǔ)錄；制定檢查規(guī)則，利用校驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行數(shù)據(jù)審核。利用檢查規(guī)則，查找數(shù)據(jù)缺項(xiàng)錯(cuò)項(xiàng)，與基層信息員對(duì)接，完善抽油機(jī)井電機(jī)型號(hào)信息數(shù)據(jù)錄入近1 000 條，電機(jī)功率信息數(shù)據(jù)錄入760 余條。

（2）核對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確保低效井分析前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。一是排查自動(dòng)采集與實(shí)際參數(shù)存在誤差的單井，以免影響能耗計(jì)算；二是對(duì)電量數(shù)據(jù)偏高和偏低的井進(jìn)行數(shù)據(jù)核對(duì)、校正，進(jìn)行日度數(shù)據(jù)監(jiān)控，對(duì)異常數(shù)據(jù)及時(shí)落實(shí)、修正。此外，對(duì)于罐加熱模塊開發(fā)，在PCS 不同的數(shù)據(jù)表中，設(shè)備編碼命名規(guī)則不一致，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法提取到能管平臺(tái)，針對(duì)該問(wèn)題，對(duì)設(shè)備編碼的命名規(guī)則進(jìn)行了統(tǒng)一，設(shè)置檢驗(yàn)規(guī)則，解決PCS數(shù)據(jù)庫(kù)有的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表字段命名不規(guī)范、存在空格等問(wèn)題。

（3）將新能源采集數(shù)據(jù)納入大數(shù)據(jù)池。以勝利油田某采油廠為例，該廠目前8 個(gè)光伏發(fā)電站數(shù)據(jù)采集已納入平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電面積達(dá)44 508 m，裝機(jī)容量2.968 MWP，日發(fā)電量近2×10kWh，并實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控功能。并結(jié)合天氣預(yù)報(bào)，通過(guò)曲線、柱狀圖展示日度發(fā)電量、發(fā)電時(shí)間對(duì)比情況，采油廠能源管控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了能源數(shù)據(jù)全覆蓋。

2.2 完善系統(tǒng)功能

針對(duì)平臺(tái)能效評(píng)價(jià)措施方面，除了進(jìn)行調(diào)參、調(diào)平衡、設(shè)計(jì)三項(xiàng)措施優(yōu)化以外，其余治理措施，仍采用電子表格人工統(tǒng)計(jì)，工作量較大，且統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確及時(shí)。與管理區(qū)技術(shù)人員結(jié)合需求，梳理了11 項(xiàng)措施優(yōu)化提取規(guī)則，包含低效關(guān)停井、間歇開井、電泵優(yōu)化、電泵改抽等措施，利用大數(shù)據(jù)提取功能實(shí)現(xiàn)措施優(yōu)化前后對(duì)比、統(tǒng)計(jì)功能，減輕人工統(tǒng)計(jì)的煩瑣，提升數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

2.3 開發(fā)新模塊

本著安全生產(chǎn)、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化的目標(biāo)，在采油廠能源管控系統(tǒng)開發(fā)了單井拉油能耗監(jiān)控子模塊，如圖2所示，該模塊可查詢?nèi)斩葍?chǔ)油罐加溫液量、耗電量等運(yùn)行曲線，自動(dòng)生成噸油耗電量、噸油電費(fèi)、谷期加溫時(shí)間等柱狀圖。實(shí)現(xiàn)單井拉油罐系統(tǒng)監(jiān)控，展示遠(yuǎn)程啟停、本地啟停、當(dāng)日加熱時(shí)長(zhǎng)等信息。同時(shí)應(yīng)用信息化采集、智能控制技術(shù)，將已有的儲(chǔ)油罐液位控制、溫度控制、漏電控制、運(yùn)行狀態(tài)及電參等信號(hào)通過(guò)RTU 進(jìn)行采集，通過(guò)DTU 遠(yuǎn)傳至生產(chǎn)指揮中心和能源管控平臺(tái)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控儲(chǔ)油罐的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并根據(jù)實(shí)際拉油時(shí)間，精準(zhǔn)控制加熱時(shí)間和加熱溫度，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的精準(zhǔn)把控。

圖2 采油廠能源管控系統(tǒng)單井拉油能耗監(jiān)控子模塊界面

如在該采油廠2021年4月底拉油井罐加熱實(shí)施改造完成，數(shù)據(jù)已納入平臺(tái)，上線運(yùn)行。采油廠制定罐加熱“一井一策”運(yùn)行方案，通過(guò)優(yōu)化加熱溫度、加熱時(shí)長(zhǎng)，有效減少電能浪費(fèi)。全廠罐加熱日耗電由1.8×10kWh 降至0.8×10kWh。

3 實(shí)施效果評(píng)價(jià)

3.1 實(shí)現(xiàn)能耗指標(biāo)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控和精準(zhǔn)管控

通過(guò)能源管控系統(tǒng)的深化研究與應(yīng)用依托優(yōu)化提升后的能源管控系統(tǒng)，采油廠實(shí)現(xiàn)了節(jié)能數(shù)據(jù)的收集與集中管控，實(shí)現(xiàn)了能源消耗的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和能效指標(biāo)的精準(zhǔn)管控。并通過(guò)建立數(shù)據(jù)質(zhì)量動(dòng)態(tài)跟蹤評(píng)價(jià)機(jī)制，確保了能源管控系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量準(zhǔn)確性和完整性，如圖3所示。

圖3 優(yōu)化后的采油廠能源管控系統(tǒng)主界面

3.2 油藏經(jīng)營(yíng)降本提質(zhì)增效明顯

通過(guò)能源管控中心與生產(chǎn)指揮系統(tǒng)的有效融合、一體化運(yùn)行，采油廠一線生產(chǎn)管理打通了能耗日度精準(zhǔn)管控的“最后一公里”，切實(shí)做到“像分析產(chǎn)量波動(dòng)一樣分析電量波動(dòng)”，有效提升了管理區(qū)油藏經(jīng)營(yíng)管理的能力?；诖髷?shù)據(jù)技術(shù)控制的采油廠能源管控系統(tǒng)上線已運(yùn)行10 個(gè)月，共實(shí)施參數(shù)調(diào)整、平衡度調(diào)整和設(shè)計(jì)優(yōu)化等能效優(yōu)化工作量1488 口井，自運(yùn)行以來(lái)，采油廠日度電量由2.16×10kWh 控制到1.88×10kWh，日度電量下降2.8×10kWh，降本提質(zhì)增效成果顯著。

4 結(jié) 論

采油廠能源管控系統(tǒng)提升研究與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了能源管控系統(tǒng)運(yùn)行效率有效完善和提升，實(shí)現(xiàn)了采油生產(chǎn)運(yùn)行一線能源分析的良好信息支撐和服務(wù)，有效助推了能源管控挖潛帶來(lái)的油藏經(jīng)營(yíng)價(jià)值創(chuàng)造能力，真正實(shí)現(xiàn)了新時(shí)期傳統(tǒng)能源企業(yè)的清潔、高效、智能、綠色、低碳、循環(huán)發(fā)展。日后應(yīng)用中，采油廠將以能源管控系統(tǒng)應(yīng)用為節(jié)能降碳、提質(zhì)增效的重要抓手，堅(jiān)決落實(shí)“節(jié)能優(yōu)先”方針，全員發(fā)力、快速推進(jìn)，不斷提升能源管控水平。