安家榮 馬明桃 張嬌（中國石油大學(xué)（華東）儲運(yùn)與建筑工程學(xué)院）

1 油田生產(chǎn)能能效評價(jià)指標(biāo)現(xiàn)況及問題

近年來，油田生產(chǎn)在不斷推廣應(yīng)用節(jié)能技術(shù)的基礎(chǔ)上，越來越重視能效評價(jià)工作。通過對生產(chǎn)用能各個(gè)環(huán)節(jié)更深入、更全面地用能分析，實(shí)現(xiàn)更深層次的節(jié)能挖潛，為油田生產(chǎn)提高節(jié)能投資收益、制定科學(xué)的運(yùn)行方案、提高能源利用效率及油田開發(fā)效益提供技術(shù)支撐[1-2]。

“十二五”以來，各大油田公司對能效評價(jià)及能效對標(biāo)工作進(jìn)行了深入研究，并在油田生產(chǎn)節(jié)能管理中構(gòu)建了一定的能效評價(jià)指標(biāo)體系。但由于油田開發(fā)方式、地面工藝、管理模式、能源消耗結(jié)構(gòu)，以及油田節(jié)能工作越來越趨于精細(xì)化管理等因素的制約[3]，當(dāng)前已有的能效評價(jià)指標(biāo)體系存在許多不足。

1）現(xiàn)有的指標(biāo)多為針對油田公司或采油廠設(shè)置的宏觀綜合指標(biāo)，如普遍應(yīng)用的單位油田液量生產(chǎn)綜合能耗、單位油田油氣生產(chǎn)電耗等。由于各油田開發(fā)生產(chǎn)的復(fù)雜性及多樣性，這些指標(biāo)存在較大差異，如某高含水油田單位油田液量生產(chǎn)綜合能耗為7.0kg/t（千克標(biāo)煤每噸），某低滲透油田單位油田液量生產(chǎn)綜合能耗為44kg/t，而僅僅從以上兩個(gè)數(shù)據(jù)的對比，無法進(jìn)行合理判斷，也無法直觀地分析并制定相應(yīng)的節(jié)能措施。

2）能效指標(biāo)設(shè)置與采油廠能效管理單元契合度較差，基層管理工作者作為直接的操作層，在解讀指標(biāo)及利用指標(biāo)方面有明顯缺失。如轉(zhuǎn)油站作為直接的耗能單元，管理者及操作者在能效指標(biāo)方面無對應(yīng)的指標(biāo)。若采用單位液量生產(chǎn)綜合能耗、單位油田油氣生產(chǎn)電耗等指標(biāo)，轉(zhuǎn)油站需要從注水站、采油隊(duì)獲取生產(chǎn)耗電量。另外，這些指標(biāo)的分析對于轉(zhuǎn)油站節(jié)能無指導(dǎo)意義，這些問題在一定程度上制約了前線員工開展節(jié)能工作的主觀能動性。

3）相對于油田生產(chǎn)全過程管理及精細(xì)化管理，當(dāng)前的能效評價(jià)指標(biāo)覆蓋面及深度不足。現(xiàn)有的能效評價(jià)指標(biāo)主要是針對油田生產(chǎn)主要耗能系統(tǒng)及主要耗能設(shè)備進(jìn)行綜合評價(jià)，如機(jī)采系統(tǒng)效率、注水單耗、加熱爐熱效率等；一方面對于脫水站、污水站、原油穩(wěn)定站等站場耗能指標(biāo)評價(jià)較少，另一方面對于站外系統(tǒng)管網(wǎng)的耗能水平關(guān)注度較小。

2 基層管理單元可獨(dú)立使用的能效評價(jià)指標(biāo)體系

中國石油集團(tuán)公司節(jié)能管理組織結(jié)構(gòu)如圖1所示。

構(gòu)建的指標(biāo)體系密切結(jié)合生產(chǎn)管理現(xiàn)場，針對油田生產(chǎn)各個(gè)管理單元，分別設(shè)置基層各管理單元可用的能效指標(biāo)。如各采油隊(duì)使用機(jī)采系統(tǒng)指標(biāo)，各轉(zhuǎn)油站使用集油系統(tǒng)指標(biāo)，注水站、原油穩(wěn)定站、天然氣處理廠作為獨(dú)立的能耗統(tǒng)計(jì)管理站場，聯(lián)合站的脫水崗、污水處理崗作為獨(dú)立的能耗統(tǒng)計(jì)管理崗位均有相應(yīng)的能效評價(jià)指標(biāo)。做到油田生產(chǎn)基層管理各個(gè)單元均有與獨(dú)立的能耗統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)相對應(yīng)，并且各個(gè)管理層均可在其管轄站場及范圍內(nèi)使用的能效指標(biāo)，以支撐油田精細(xì)化管理及數(shù)據(jù)化管理。

圖1 中國石油集團(tuán)公司節(jié)能管理組織結(jié)構(gòu)

2.1 機(jī)采系統(tǒng)

機(jī)采系統(tǒng)能效評價(jià)指標(biāo)的使用者為各個(gè)采油隊(duì)，主要能耗為電力?！笆濉币詠?，機(jī)采系統(tǒng)數(shù)字化管理水平逐步提高，部分采油廠實(shí)現(xiàn)了機(jī)采耗電分隊(duì)計(jì)量和抽油機(jī)井單井用電計(jì)量。機(jī)采系統(tǒng)設(shè)綜合類指標(biāo)2個(gè)，即機(jī)采系統(tǒng)效率及百米噸液耗電；設(shè)備類及關(guān)鍵可控環(huán)節(jié)指標(biāo)3個(gè)，即電動機(jī)功率因數(shù)、泵效及平衡度。

相比GB/T31453—2015《油田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測規(guī)范》[4]增加了百米噸液耗電指標(biāo)及泵效。油田機(jī)采系統(tǒng)常用能效指標(biāo)為機(jī)采系統(tǒng)單耗，該指標(biāo)只考慮了舉升噸液量的機(jī)采耗電；而百米噸液耗電指原油在開采過程中把1t液量從井下提升100m所消耗的電能（見Q/SYDQ2013—59《采油工程技術(shù)指標(biāo)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)方法》），該指標(biāo)在一定程度上縮小了井深對機(jī)采能耗的影響。

各采油隊(duì)可通過對比以上指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)機(jī)采系統(tǒng)及主要可控環(huán)節(jié)的用能差距。該指標(biāo)在大慶油田采油四廠應(yīng)用，由于該廠各采油隊(duì)油藏屬性、油井深度、油品物性、機(jī)采類型基本相同，能效對標(biāo)可比性較大，相當(dāng)產(chǎn)液量油井由于管理差異所造成的能耗差距明顯；通過能效指標(biāo)對比，為推動各采油隊(duì)通過精細(xì)化管理提高機(jī)采系統(tǒng)用能效率提供了支撐。

2.2 注水系統(tǒng)

注水系統(tǒng)能效評價(jià)指標(biāo)的使用者為各注水站，由于注水系統(tǒng)為油田耗電大戶，各注水站基本實(shí)現(xiàn)了注水用電分站計(jì)量；對于采用集中注水工藝流程的注水站，多數(shù)實(shí)現(xiàn)了單泵用電計(jì)量。注水系統(tǒng)共設(shè)置四類共14個(gè)能效評價(jià)指標(biāo)，具體內(nèi)容見表1。

表1 注水系統(tǒng)能效評價(jià)指標(biāo)

相比GB/T31453—2015《油田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測規(guī)范》，在參考相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)，如SY/T6722—2016《石油與企業(yè)耗能用水統(tǒng)計(jì)指標(biāo)與計(jì)算方法》[5]、SY/T5264—2012《油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測試和計(jì)算方法》[6]基礎(chǔ)上提出的注水系統(tǒng)能效評價(jià)指標(biāo)更系統(tǒng)、更完善。考慮到站外復(fù)雜的注水管網(wǎng)對注水能耗的影響，對注水系統(tǒng)用能評價(jià)進(jìn)一步細(xì)分到站內(nèi)及管網(wǎng)。站內(nèi)增加了注水站效率指標(biāo)，3個(gè)管網(wǎng)指標(biāo)有利于對站外系統(tǒng)的關(guān)鍵耗能環(huán)節(jié)作出系統(tǒng)評價(jià)；并增加了單位壓力注水量電耗指標(biāo)，在一定程度上減小了高滲透及低滲透等不同油藏類型注水壓差大對評價(jià)指標(biāo)的影響。

2.3 集油系統(tǒng)

集油系統(tǒng)界定為井口采出液至集中處理站之前的全部流程，包括井口、計(jì)量間、轉(zhuǎn)油站及站外系統(tǒng)管道，能耗設(shè)備主要為摻水泵、輸油泵及加熱爐等，消耗的能源主要為天然氣和電力。

集油系統(tǒng)指標(biāo)的使用者為各轉(zhuǎn)油站，共設(shè)置綜合類指標(biāo)3個(gè)：單位液量集油氣耗、單位液量集油電耗、單位液量集油綜合能耗；設(shè)備類指標(biāo)4個(gè)：加熱爐負(fù)荷率、加熱爐熱效率、泵負(fù)荷率、泵機(jī)組效率；管網(wǎng)類指標(biāo)2個(gè)：集油管線百米壓降、集油管線百米溫降。

相比GB/T31453—2015《油田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測規(guī)范》，集油系統(tǒng)除了主要耗能設(shè)備能效指標(biāo)之外，增加了綜合能耗指標(biāo)及管網(wǎng)指標(biāo)。綜合能耗指標(biāo)所涉及的生產(chǎn)參數(shù)及能耗參數(shù)均可在轉(zhuǎn)油站得到，綜合能耗指標(biāo)可用于各轉(zhuǎn)油站及集油系統(tǒng)的能效對比，用于各轉(zhuǎn)油站比較集油系統(tǒng)的用能差距。管網(wǎng)指標(biāo)可用于衡量站外集油系統(tǒng)耗能差距及管理差距。

2.4 原油脫水系統(tǒng)

原油脫水系統(tǒng)指標(biāo)的使用者為脫水站或聯(lián)合站的脫水崗，主要耗能設(shè)備有脫水泵、脫水爐及電脫水器等，脫水崗的耗電與耗氣均可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)計(jì)量。脫水系統(tǒng)設(shè)置綜合及設(shè)備兩類共7個(gè)指標(biāo)，其中：綜合類指標(biāo)為原油脫水噸油耗氣、噸油耗電、噸油綜合能耗；設(shè)備類指標(biāo)有加熱爐負(fù)荷率、加熱爐熱效率、泵負(fù)荷率、泵機(jī)組效率。對于物性相同的原油，脫水溫度及一段脫水后原油含水率在很大程度上影響脫水系統(tǒng)能耗水平，也是主要控制參數(shù)，通過脫水系統(tǒng)的綜合能耗指標(biāo)對比，可實(shí)現(xiàn)脫水站精細(xì)化管理。

2.5 原油穩(wěn)定系統(tǒng)

原油穩(wěn)定系統(tǒng)指標(biāo)的使用者為原油穩(wěn)定站，主要耗能設(shè)備有加熱爐、各類機(jī)泵及換熱器等，原油穩(wěn)定站的耗氣與耗電可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)計(jì)量。原油穩(wěn)定系統(tǒng)設(shè)置綜合及設(shè)備兩類共8個(gè)指標(biāo)，其中：綜合類指標(biāo)為單位原油穩(wěn)定氣耗、單位原油穩(wěn)定電耗、單位原油穩(wěn)定綜合能耗；設(shè)備類指標(biāo)有泵機(jī)組效率、加熱爐負(fù)荷率、加熱爐熱效率、換熱器傳熱效率及總傳熱系數(shù)。原油穩(wěn)定裝置有較大的熱需求，也有較大的熱優(yōu)化空間，綜合指標(biāo)及設(shè)備指標(biāo)統(tǒng)一考量比較。在油品物性相差不大的情況下，無論是縱向?qū)?biāo)還是橫向?qū)?biāo)，均可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)面結(jié)合、在不同層面反應(yīng)不同輕烴收率情況下的用能水平。

2.6 天然氣處理系統(tǒng)

天然氣處理系統(tǒng)指標(biāo)的使用者為天然氣處理廠，天然氣處理廠主要耗能設(shè)備有壓縮機(jī)、泵及加熱爐等。多數(shù)天然氣處理廠壓縮機(jī)組可實(shí)現(xiàn)單套機(jī)組用電計(jì)量。天然氣處理系統(tǒng)設(shè)置綜合及設(shè)備兩類共10個(gè)指標(biāo)，其中：綜合類指標(biāo)有天然氣處理綜合能耗、單位天然氣處理電耗；設(shè)備類指標(biāo)包括壓縮單元的壓縮機(jī)組效率，制冷單元的壓縮機(jī)組效率及制冷系數(shù)，泵機(jī)組效率，加熱爐負(fù)荷率、熱效率，換熱器傳熱效率及總傳熱系數(shù)。天然氣處理過程壓縮機(jī)耗電量大，壓縮后冷卻過程熱交換及熱利用節(jié)能空間較大，相同的制冷溫度下，綜合能效指標(biāo)及主要耗能設(shè)備能效指標(biāo)相結(jié)合可較為全面地反映天然氣處理廠的用能管理水平，并有助于找到差距及挖潛空間。

2.7 污水處理系統(tǒng)

污水處理系統(tǒng)指標(biāo)的使用者為污水處理站或聯(lián)合站的污水崗，主要耗能設(shè)備為污水提升泵、反沖洗泵及各種加藥泵等。污水處理系統(tǒng)設(shè)置綜合及設(shè)備兩類共3個(gè)指標(biāo)，綜合類指標(biāo)為單位污水處理電耗；設(shè)備類指標(biāo)有各種泵負(fù)荷率、泵機(jī)組效率。污水處理能耗占油田生產(chǎn)總能耗比例較小，對污水處理能耗影響較大的因素為處理流程及處理規(guī)模，污水處理系統(tǒng)能效評價(jià)或?qū)?biāo)需要在相同處理水質(zhì)要求、相近處理工藝及規(guī)模情況下進(jìn)行。

3 結(jié)論

提出的能效評價(jià)指標(biāo)體系與當(dāng)前各站場能源統(tǒng)計(jì)口徑相對應(yīng)，各個(gè)指標(biāo)相關(guān)用能數(shù)據(jù)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)均可獲得，指標(biāo)實(shí)用性強(qiáng)，可操作性強(qiáng)。該套指標(biāo)采用“點(diǎn)面結(jié)合”的方式，使各個(gè)基層站隊(duì)既有考核整座站用能管理水平的綜合指標(biāo)，也有考量關(guān)鍵能耗設(shè)備能效水平的具體指標(biāo)；既方便上一級管理部門對基層站隊(duì)進(jìn)行節(jié)能工作考核、各基層站隊(duì)之間開展能效對標(biāo)，也有利于相對直觀地找到可挖潛的用能環(huán)節(jié)。

[1]吳麗娜.油田主要生產(chǎn)系統(tǒng)能效對標(biāo)研究[D].大慶：東北石油大學(xué)，2016.

[2]王冬寒，鄒宇航.油氣田生產(chǎn)企業(yè)的能耗對標(biāo)分析[J].石油和化工節(jié)能，2010（3）：8-10.

[3]馬建國，蒲明，張余，等.油氣田企業(yè)能效對標(biāo)方法初探[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2014，25（3）：2-7.

[4]梁士軍，廉守軍，田春雨，等.油田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測規(guī)范：GB/T31453—2015[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015：3-8.

[5]劉博，解紅軍，陳衍飛，等.石油企業(yè)耗能用水統(tǒng)計(jì)指標(biāo)與計(jì)算方法：SY/T6722—2016[S].北京：石油工業(yè)出版社，2016：1-5.

[6]徐秀芬，梁士軍，王學(xué)文，等.油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測試和計(jì)算方法：SY/T5264—2012[S].北京：石油工業(yè)出版社，2012：9-13.