CN115877793A - 油田用能源管控系统及油田用能耗管控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种油田用能源管控系统及油田用能耗管控方法，该油田用能源管控系统包括：能耗监控模块，对能耗总量及能耗强度进行监控及管控；报警预警模块，定制组合报警预警规则，诊断能耗数据的趋势预测和波动异常；能效评价模块，对提升、注水、集输3大系统进行能耗评价；能效优化模块，生成能耗优化方案；统计考核模块，结合能耗优化效果，进行多维度能耗考核。该油田用能源管控系统及油田用能耗管控方法构建纵向多级能源管控架构，实现分层级、分单位的能耗总量的监控预警；横向上对油田生产系统中主要能源消耗品种、主要生产业务流程、主要耗能设备进行全过程在线监控评价，实现对油田能源消耗精准管控、效益运行。

Description

油田用能源管控系统及油田用能耗管控方法

技术领域

本发明涉及能源管控技术领域，特别是涉及到一种油田用能源管控系统及油田用能耗管控方法。

背景技术

油田生产单位既是原油、天然气等能源的生产者，也是能源消耗大户，为降低能源消耗，提高能源利用效率，进而提升油藏经营效益，迫切需要一个能源管控系统及能源管控方法为油田生产单位节能降耗工作提供支撑。

一种能耗监控应用系统及能耗监控的方法,申请号：CN201610045382.9，该发明提出了一种能耗监控应用系统及能耗监控的方法，属于能耗监控领域。所述能耗监控应用系统包括：监测控制单元、机台设备、设备计算机系统BC和服务器；监测控制单元用于监测机台设备消耗的能源数据，BC用于将能源数据的格式转换成服务器支持的格式并向服务器发送转换后的能源数据；服务器用于根据转换后的能源数据确定机台设备的当前能源消耗值，根据当前能源消耗值和机台设备当前的加工状态信息确定控制指令，向监测控制单元发送所述控制指令，监测控制单元还用于根据控制指令控制机台设备的能源消耗。该发明的能耗监控应用系统可以控制机台设备的能源消耗，无需进行现场实地考察和根据实地考察结果进行能源管控，节省了人力资源和时间。

一种基于PDCA体系的大数据供热能源管控平台系统,申请号：CN201910092282.5，该发明提出了一种基于PDCA体系的大数据供热能源管控平台系统，包括：热源控制系统、热力站控制系统、热用户室温采集系统、经营收费系统和其他数据源系统，分别用于提供相关数据源及底层执行机构控制；大数据服务器集群和关系库服务器集群，分别用于数据的存在、大数据分析及数据参数关系表的存储及Web网页发布；大数据分析模块，用于数据分析处理；考核指标体系，用于进行定额指标考核；全网调度优化模块，用于对供热全网的负荷预测及热源调度；跟踪考核系统，用于定额指标考核、能耗对标及成本统计跟踪分析；大数据分析模型，用于根据运行实施情况，进行环节持续在线动态优化改进。该发明能够实现降低能耗、提高能源效率目标。

一种数字化工业能源管控服务系统,专利号：CN201811325881.9，本发明公开了一种数字化工业能源管控服务系统，包括管控系统定制模块，用以根据现场测试和测试数据分析，定制能源智能化管控系统；系统安装调试模块，用以将管控系统具体安装在工厂内，并调试至正常工作状态；数据管理监控模块，用以对生产设备的能源使用进行数据监控，从宏观上统一能源计划和调度，预防设备故障；数据管理监控模块具体包括数据关联系统和数据处理系统，数据关联系统包括上下游车间数据梳理单元和自动闭环控制单元，数据处理系统包括数据实时采集单元、数据在线监控单元和数据处理预判单元；改变了传统的只针对单一能源或单一设备的节能方式，对整个工厂的管理规范、工艺优化和技术改造三个维度进行宏观节能。

以上节能技术在一定程度上达到节能降耗的目的，但未考虑具体生产过程，无法满足油田生产多系统、多过程节能降耗的需要。主要表现在：

(1)现有能耗管控方法，多针对具体耗能设备或设备组合进行评价、优化，而油田生产工艺复杂、油藏类型多样，还需要分生产系统、生产过程进行能耗评价、能耗优化，在满足油田生产运行的要求下，持续提升能耗管控水平；

(2)以往能耗评价多以能耗指标作为阈值进行评价，而油田油藏种类丰富，生产状况差异性较大，需要导向性更强的能耗评价方法；

(3)多针对耗能设备的能耗管控，未形成分层级、分单位的能源管控架构，各级人员节能降耗的积极性有限。

以上现有技术均与本发明有较大区别，未能解决我们想要解决的技术问题，为此我们发明了一种新的油田用能源管控系统及能源管控方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现对油田能源消耗精准管控、效益运行的油田用能源管控系统。

请确认以下技术内容是否正确

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：油田用能源管控系统，该油田用能源管控系统包括：

能耗监控模块，对能耗总量及能耗强度进行监控及管控；

报警预警模块，定制组合报警预警规则，诊断能耗数据的趋势预测和波动异常；

能效评价模块，对提升、注水、集输3大系统进行能耗评价；

能效优化模块，生成能耗优化方案；

统计考核模块，结合能耗优化效果，进行多维度能耗考核。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

该油田用能源管控系统还包括电力数据采集系统、生产数据采集及管控模块、天然气数据采集模块和数据资源中心，该电力数据采集系统采集电力线路、计量点用电数据，并将相关电力拓扑、小时及日度电力数据传输到该数据资源中心，该能耗监控模块按照用电拓扑进行分系统、分单位归集，计算各开发单位、各系统相应实际运行电量，并将实际运行电量数据存储到该能源管控系统数据库，该生产数据采集及管控模块采集提升系统、注水系统、集输系统这些系统液量、水量、压力、温度生产实时数据，并远程调整抽油机井冲次、注水站配注液量、单拉罐电加热启停状态，该天然气数据采集模块采集各接转站、联合站外输气量、加热炉用气量这些数据。

该能耗监控模块计算各开发单位、各系统相应实际运行电量时，各开发单位运行电量由各单位分线路用电数据汇总生成，各系统运行电量由各用电点用电数据汇总生成；其中提升系统用电数据包括抽油机井、螺杆泵井、电潜泵井、井筒电加热、单拉罐电加热、单井加热炉这些用电点采集电表数据；注入系统用电数据包括注水站柱塞泵、离心泵这些用电设备采集用电数据；集输系统用电数据包括接转站、联合站各输油泵这些用电设备采集用电数据。

该能耗监控模块生成分系统、分单位能耗指标运行情况，包括提升、注入、集输、后辅、转供分系统日度用电数据、综合单耗，各单位开井数、产液量、注水量、站库处理液量这些日度生产数据，与计划日度运行电量指标比对数据，逐级穿透监控各单位产量、电量运行及分系统单耗指标，具体可分析到各系统、线路、班站。

该能耗监控模块将计算生成的分单位、分系统用电日度数据、指标这些数据，传输给该报警预警模块进行判别；该报警预警模块中建立组合报警预警模型，超出阈值自动推送报警信息，报警预警模型包括分单位电量波动、分系统电量波动、分线路电量波动，主要与昨日生产情况、用电情况进行比对，当系统推送提升、注水、集输等系统电量上升报警信号时，需对该系统进行能效评价分析。

该能耗监控模块能耗监控模块将计算生成的能耗单耗指标，传输给该能效评价模块进行能效评价分析；该能效评价模块建立涵盖提升、注水、集输3大系统的评价图版，对能耗设备自动分区评价：依次分出高效区、潜力区和低效区，其中提升系统主要评价吨油综合耗电、吨液综合耗电、百米吨液耗电、系统效率、平衡度、功率因数，注水系统主要评价注水标耗、注水单耗，集输系统主要评价吨油气处理综合能耗；各系统低效区的用能对象为重点优先治理对象，提升系统筛选出吨油综合耗电、吨液综合耗电、百米吨液耗电不达标的抽油井进行优化调整。

该能效评价模块将筛选出的低效区的用能对象数据，传输给该能效优化模块进行能效优化调整，该能效优化模块针对不达标的油井，综合应用标杆对照法、理论计算法、神经网络法，标杆对照法主要对比不达标油井与标杆油井生产参数差别，理论计算法推算理论上该油井能耗最优时生产参数数值，神经网络法通过大数据分析方法训练能效优化模型，利用历史数据推算该井能耗最优时生产参数、作业设计关键参数数值，利用上述三种方法综合生成生产参数优化、作业设计优化方案，并由生产管控人员审核通过优化方案后进行具体实施，利用该生产数据采集及管控模块进行生产参数、间开生产的远程调整。

该能耗监控模块将计算生成的分单位、分系统用电日度数据、能耗指标这些数据，传输给该统计考核模块进行考核排名，基于各单位能耗总量数据及能耗强度数据统计结果，分单位对比各系统用电指标同比进步情况，进步最快的得分最高。

该能耗监控模块能耗监控模块将计算生成的分单位、分系统用电日度数据、指标这些数据，传输给该报警预警模块，该报警预警模块建立组合报警预警模型，超出阈值自动推送报警信息，报警预警模型包括分单位电量波动、分系统电量波动、分线路电量波动，主要与昨日生产情况、用电情况进行比对，系统推送单拉罐电加热用电费用超同期水平时，需对单拉罐电加热用电进行优化管控。

该电力数据采集模块将采集的单拉罐电加热数据、该生产数据采集及管控模块将采集的单拉罐液位、温度这些数据传输给该能耗监控模块，该能耗监控模块检查单拉罐电加热在线监控情况，确保温度、液位、耗电量这些信号传输正常。各单位管控人员通过该生产数据采集及管控模块，远程控制单拉罐电加热启停，通过该能效评价模块，评价各单位单拉罐用电量、谷期占比、吨油电费这些指标，结合具体单拉罐液位上涨速度、历史加热时长，检查电加热执行情况，对于谷期加热占比较少单位进行重点督导，提高谷期加热占比，降低单拉罐电加热用电费用。

该能耗监控模块将计算生成的单拉罐电加热日用电、吨油电费这些指标数据，传输给该统计考核模块进行考核排名，该统计考核模块综合能耗考核指标，对各单位单拉罐吨油电费进行排名考核，根据需要设置相应指标权重。

该油田用能源管控系统还包括数据转储及数据处理模块、生产系统数据库和能源管控系统数据库，该能源管控系统数据库存储能耗计划、实际运行电量、实际运行天然气量、考核指标、评价标准、能耗评价模型、能耗优化效果跟踪这些数据资源；该数据转储及数据处理模块将自动采集数据转存至该生产系统数据库，处理形成的日度生产数据推送至该数据资源中心；该生产系统数据库存储和提供相应生产实时数据和服务接口。

该天然气数据采集模块将采集的各接转站、联合站外输气量、加热炉用气量这些数据，传输到该生产数据采集及管控模块，通过该数据转储及数据处理模块，日度数据传输到该数据资源中心，分钟、小时级数据传输到该生产系统数据库，该能耗监控模块对各单位天然气能耗总量、能耗强度这些指标的运行情况进行监控，该能耗监控模块生成分系统、分单位能耗指标运行情况，包括注汽锅炉日度运行数据、各单位天然气产、交、用日度数据，各单位注汽井数、注汽周期前后生产数据这些日度生产数据，可逐级穿透监控各单位天然气运行及综合能耗指标。

该能耗监控模块将生成的分单位天然气产、交、用日度数据、吨油气处理综合能耗指标传送到该报警预警模块，该报警预警模块根据建立的组合报警预警模型，超出阈值自动推送报警信息，报警预警模型包括分单位天然气产量波动、天然气输差波动，主要与昨日生产情况、天然气消耗情况进行比对，系统推送天然气消耗总量上升报警信号，需对天然气运行情况评价分析。

该能耗监控模块将计算生成的天然气单耗指标，传输给该能效评价模块进行能效评价分析，该能效评价模块分别对注汽系统、集输系统主要耗气设备进行能效评价，评价加热炉效率、注汽锅炉热效率这些指标。

该能效评价模块将筛选出的低效加热炉、注汽锅炉这些能耗数据，传输给该能效优化模块进行能效优化调整，该能效优化模块针对能效评价出注汽系统、集输系统不达标的设备，生产流程管控过程的薄弱环节，分系统进行优化调整；对注汽系统参数优化方面，为提高注汽系统锅炉热效率分锅炉类型对排烟温度、用气量、注汽量、注汽压力这些技术指标进行对标优化，对实施优化后的节能率跟踪评价；对集输系统加热炉运行效率提高方面，加强管线保温措施，对用气量、炉体环表温差这些技术指标进行对标优化，对实施优化后的节能率进行跟踪评价。

该能耗监控模块将计算生成的分单位天然气产、交、用日度数据、综合能耗指标这些数据，传输给该统计考核模块进行考核排名，该统计考核模块对各单位能耗总量数据及能耗强度数据统计结果，分单位对比天然气产、交、用数据同比进步情况，进步最快的得分最高。

本发明的目的也可通过如下技术措施来实现：油田用能源管控方法，该油田用能源管控方法包括：

步骤1，确定能耗评价范围，建立分系统、分单位能耗评价体系；

步骤2，对能耗总量及能耗强度进行监控及管控；

步骤3，定制组合报警预警规则，对能耗数据的趋势预测和波动异常进行诊断；

步骤4，建立提升系统、注水系统、集输系统能效在线评价图版，对提升、注水、集输3大系统进行能耗评价；

步骤5，建立能效优化模型，生成能耗优化方案；

步骤6，结合能耗优化效果，进行多维度能耗考核。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，整体能耗管控范围为全部能源品种、全部耗能单位，其中能源品种包括电力、天然气、其他能源品种，全部耗能单位包括油气开发单位、专业化服务单位、科研单位；油气开发单位是用能主要单位，需要对能耗情况精细管控，其耗能系统分为提升系统、注入系统、集输系统、后辅系统五大系统，重点对提升、注水、集输这些生产系统耗能指标进行评价；确定主要能耗评价指标如下：

吨油气处理综合能耗＝(总耗电量*电力折标系数+总耗气量*天然气折标系数)/油气当量

油气当量＝处理液量+处理气量/1000

实际总耗电量＝油网用电+国网用电-转供用电

生产系统用电＝提升系统电量+注入系统电量+集输系统电量

吨油综合耗电＝总耗电量/总产油量

吨液综合耗电＝总耗电量/总产液量

百米吨液耗电＝日耗电量*100/(日产液量*动液面)

系统效率＝100*日产液量*扬程/(8816.3*有功功率)

举升单耗＝单井(抽油机、螺杆泵、电潜泵)日耗电量/日产液

提升单耗＝提升系统耗电量/日产液，其中，提升系统总耗电量＝抽油机日耗电量+螺杆泵日耗电量+电潜泵日耗电量+井筒电加热日耗电量+电加热罐日耗电量+管道混输泵日耗电量；

注水单耗＝注水系统耗电量/总供水量，其中，注水系统耗电量＝柱塞泵站耗电量+离心泵站耗电量；

注水标耗＝注水单耗/泵出口压力

集输单耗＝集输系统耗电量/处理液量，其中，总耗电量＝联合站耗电量+接转站耗电量；

功率平衡率＝下行功率/上行功率

游梁式抽油机平衡度＝抽油机下冲程的峰值有功功率/抽油机上冲程的峰值有功功率*100％

无游梁抽油机平衡度＝下冲程电机的平均输入有功功率/上冲程电机的平均输入有功功率*100％。

在步骤4中，依据能效判识标准和实际能效平均水平绘制出标准线、平均线，将评价对象的能耗效率分布图划分为高效区、潜力区、低效区，对提升、注水、集输三大系统重点设备对象的耗能水平进行在线评价；其中提升系统主要评价吨油综合耗电、吨液综合耗电、百米吨液耗电、系统效率、平衡度、功率因数，注水系统主要评价注水标耗、注水单耗，集输系统主要评价吨油气处理综合能耗；各系统低效区的用能对象为重点优先治理对象。

在步骤5中，建立能效优化模型，推送参数优化、设计优化方案，自动跟踪优化过程，自动分析优化效果；推送能耗优化方案，自动跟踪优化效果；利用标杆对照法、理论计算法、神经网络法三种方法形成综合优化方案，对不达标及潜力系统、设备进行优化，跟踪优化效果。

本发明中的油田用能源管控系统，构建纵向多级能源管控架构，实现分层级、分单位的能耗总量的监控预警；横向上对油田生产系统中主要能源消耗品种、主要生产业务流程、主要耗能设备进行全过程在线监控评价，实现对油田能源消耗精准管控、效益运行。与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：

1)构建纵向多级能源管控体系，实现分层级、分单位的能耗总量的监控预警；横向上对油田生产系统中主要能源消耗品种、主要生产业务流程、主要耗能设备进行全过程在线监控评价，实现对油田能源消耗精准管控、效益运行。

2)设计了两线三区能耗在线评价图版，涵盖提升、注水、集输3大系统，助力基层单位明确问题、潜力识别。

3)提出了抽油机井能效优化方案的自动生成方法，实现了自动推送参数优化、设计优化方案，自动跟踪优化过程，自动分析优化效果。

4)该管控系统可较好的应用于油田行业，实用性强。

附图说明

图1为本发明的油田用能源管控系统的一具体实施例的架构图；

图2为本发明的一具体实施例中两线三区评价图版；

图3为本发明的一具体实施例中能源管控方法的流程示意图。

其中，1电力数据采集系统；2天然气数据采集模块；3生产数据采集及管控模块，31生产数据采集模块，32抽油机远程控制模块，33注水远程调配模块，34单拉罐电加热远程控制模块；4数据转储及数据处理模块；5数据资源中心；6生产系统数据库；7能源管控系统数据库；8能耗监控模块；9报警预警模块；10能效评价模块；11能效优化模块；12统计考核模块。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

如图1所示，本发明实施例提供了一种油田用能源管控系统，包括：

电力数据采集系统1，用于采集电力线路、计量点用电数据，提供系统所需用电数据资源，通过电力系统专用网络将相关电力拓扑、小时及日度电力数据转储到统一的数据资源中心；

天然气数据采集模块2，用于采集接转站与联合站天然气数据，提供系统所需生产及使用的天然气数据；

生产数据采集及管控模块3，用于采集提升系统、注水系统、集输系统等系统液量、水量、压力、温度等生产实时数据，并可根据能源管控需要远程调整抽油机井冲次、注水站配注液量、单拉罐电加热启停状态等；

数据转储及数据处理模块4，用于将天然气数据、生产数据等自动采集数据转存至生产系统数据库，处理成分钟、小时、日度等不同频率数据，相关日度数据推送至数据资源中心，分钟级数据在生产系统数据库保存；

数据资源中心5，为油田数据资源集中存储、管理和服务的平台，包括油气田、油藏模型、生产动态等数据资源，为能源管控系统提供生产数据、设备数据、地理坐标数据等数据资源和数据服务；

生产系统数据库6，用于存储和提供相应生产实时数据和服务接口，包括天然气生产及使用数据、油水井和站库生产实时数据等数据资源；

能源管控系统数据库7，用于存储能耗计划、实际运行电量、实际运行天然气量、考核指标、评价标准、能耗评价模型、能耗优化效果跟踪等数据资源；

能耗监控模块8，结合能耗计划、年度剩余水平等指标，用于从不同时间维度分单位、分系统对能耗总量及能耗强度进行监控，对能耗总量进行全局宏观管控；

报警预警模块9，用于定制分区域、线路、设备、指标等的组合报警预警规则，自动诊断能耗数据的趋势预测和波动异常等；

能效评价模块10，用于对提升、注水、集输3大系统进行能耗评价，分出高效区、潜力区和低效区，对重点设备(系统)耗能水平在线日度评价；

能效优化模块11，用于推送能耗优化方案。针对不达标的油井，应用标杆对照法、理论计算法、神经网络法，推送参数优化、设计优化方案，自动跟踪优化过程，自动分析优化效果；

统计考核模块12，按照各层级管控要求，定制分层级、分单位的能耗考核指标，用于各单位间能源消耗总量、强度指标、计划完成情况的横向对标，以及各单位自身的纵向对比，比较同一阶段的进步程度，结合不同指标权重值，对不同单位进行能耗综合排名。

电力数据采集系统1与数据资源中心5之间通讯连接，天然气数据采集模块2、生产数据采集及管控模块3与数据转储及数据处理模块4之间通讯连接，数据转储及数据处理模块4与数据资源中心5、生产系统数据库6、能源管控系统数据库7之间通讯连接，数据资源中心5、生产系统数据库6、能源管控系统数据库7之间与能源管控系统之间通讯连接，为整个系统提供数据支撑，包括电力自动计量数据、天然气自动计量数据、油水井及站库自动计量数据、油水井及站库日度数据、耗能设备基础数据、GIS坐标数据、评价指标数据、评价模型数据、能耗优化效果跟踪数据、能耗考核数据等。

实施例1：

电力数据采集模块1采集各供电线路、各用电点电表数据，通过电力计量专用网络，传输到数据资源中心5，按照用电拓扑进行分系统、分单位归集，计算各开发单位、各系统相应实际运行电量，各开发单位运行电量由各单位分线路用电数据汇总生成，各系统运行电量由各用电点用电数据汇总生成，其中提升系统用电数据包括抽油机井、螺杆泵井、电潜泵井、井筒电加热、单拉罐电加热、单井加热炉等用电点采集电表数据；注入系统用电数据包括注水站柱塞泵、离心泵等用电设备采集用电数据；集输系统用电数据包括接转站、联合站各输油泵等用电设备采集用电数据。生产数据采集模块31采集油井、配水间、注水站、联合站等生产数据，传输到数据资源中心5，其中油井采集温度、压力、电参、载荷、功图等生产数据，配水间、注水站、联合站采集温度、压力、流量等生产数据。基于用电数据与生产数据，利用能耗监控模块8自动生成分系统、分单位能耗指标运行情况，包括提升、注入、集输、后辅、转供分系统日度用电数据、综合单耗等，各单位开井数、产液量、注水量、站库处理液量等日度生产数据，与计划日度运行电量等指标比对数据，可逐级穿透监控各单位产量、电量运行及分系统单耗指标，具体可分析到各系统、线路、班站等。

能耗监控模块8计算生成的分单位、分系统用电日度数据、指标等数据，传输给报警预警模块9进行判别。报警预警模块9中建立了组合报警预警模型，超出阈值自动推送报警信息，报警预警模型包括分单位电量波动、分系统电量波动、分线路电量波动等，主要与昨日生产情况、用电情况进行比对，当系统推送提升系统电量上升报警信号时，需对提升系统进行能效评价分析。

能耗监控模块8计算生成的能耗单耗指标，传输给能效评价模块10进行能效评价分析。在能效评价模块10中，设计了一套能效评价图版，依据标准、文件要求，建立涵盖提升、注水、集输3大系统的评价图版，对能耗设备(系统)自动分区评价：依次分出高效区、潜力区和低效区，其中提升系统主要评价吨油综合耗电、吨液综合耗电、百米吨液耗电、系统效率、平衡度、功率因数，注水系统主要评价注水标耗、注水单耗，集输系统主要评价吨油气处理综合能耗。各系统低效区的用能对象为重点优先治理对象，提升系统筛选出吨油综合耗电、吨液综合耗电、百米吨液耗电不达标的抽油井进行优化调整。

具体的两线三区能效评价图版应用，以提升系统38mm泵径的抽油机井吨油综合耗电指标评价为例，如图2所示，在油井吨油综合耗电评价图中，指标线13为年度下达具体节能考核指标数值线，平均线14为该泵径抽油机井吨油综合耗电的平均数值线，指标线13和平均线14将吨油综合耗电评价图划分为低效区、潜力区、高效区三个区域，低效区油井为重点治理目标，优先对该区域油井实施能效优化调整，促进低效变潜力，潜力变高效，高效再提效。

能效评价模块10筛选出的低效区的用能对象数据，传输给能效优化模块11进行能效优化调整。在能效优化模块11，针对不达标的油井，综合应用标杆对照法、理论计算法、神经网络法，标杆对照法主要对比不达标油井与标杆油井生产参数差别，理论计算法推算理论上该油井能耗最优时生产参数数值，神经网络法通过大数据分析方法训练能效优化模型，利用历史数据推算该井能耗最优时生产参数、作业设计关键参数数值，利用上述三种方法综合生成生产参数优化、作业设计优化方案，推送给管理区技术人员，技术人员审核通过优化方案后进行具体实施，其中生产参数、间开生产等优化调整，由生产管控人员利用抽油井远程控制模块32直接进行远程调整，所有优化方案实施后自动跟踪优化过程，自动分析优化效果。

能耗监控模块8计算生成的分单位、分系统用电日度数据、能耗指标等数据，传输给统计考核模块12进行考核排名，基于各单位能耗总量数据及能耗强度数据统计结果，分单位对比各系统用电指标同比进步情况，进步最快的得分最高。

实现电力用能报警预警、能效评价、能效优化、效果跟踪等能耗管控环节的闭环管理。

实施例2：

电力数据采集模块1采集各供电线路、各用电点电表数据，通过电力计量专用网络，传输到数据资源中心5，按照用电拓扑进行分系统、分单位归集，计算各开发单位、各系统相应实际运行电量，各开发单位运行电量由各单位分线路用电数据汇总生成，各系统运行电量由各用电点用电数据汇总生成，其中提升系统用电数据包括抽油机井、螺杆泵井、电潜泵井、井筒电加热、单拉罐电加热、单井加热炉等用电点采集电表数据；注入系统用电数据包括注水站柱塞泵、离心泵等用电设备采集用电数据；集输系统用电数据包括接转站、联合站各输油泵等用电设备采集用电数据。生产数据采集模块31采集油井、配水间、注水站、联合站等生产数据，传输到数据资源中心5，其中油井采集温度、压力、电参、载荷、功图等生产数据，配水间、注水站、联合站采集温度、压力、流量等生产数据。基于用电数据与生产数据，利用能耗监控模块8自动生成分系统、分单位能耗指标运行情况，包括提升、注入、集输、后辅、转供分系统日度用电数据、综合单耗等，各单位开井数、产液量、注水量、站库处理液量等日度生产数据，与计划日度运行电量等指标比对数据，可逐级穿透监控各单位产量、电量运行及分系统单耗指标，具体可分析到各系统、线路、班站等。

基于能耗监控模块8生成的分单位、分系统用电日度数据、指标等，根据报警预警模块9中建立的组合报警预警模型，超出阈值自动推送报警信息，报警预警模型包括分单位电量波动、分系统电量波动、分线路电量波动等，主要与昨日生产情况、用电情况进行比对，系统推送单拉罐电加热用电费用超同期水平时，需对单拉罐电加热用电进行优化管控。

电力数据采集模块1采集的单拉罐电加热数据、生产数据采集及管控模块3采集的单拉罐液位、温度等数据传输给能耗监控模块8，检查单拉罐电加热在线监控情况，确保温度、液位、耗电量等信号传输正常。

电力数据采集模块1采集的单拉罐电加热数据、生产数据采集及管控模块3采集的单拉罐液位、温度等数据传输给能耗监控模块10，各单位管控人员通过单拉罐电加热远程控制模块34，远程控制单拉罐电加热启停，通过能效评价模块10，评价各单位单拉罐用电量、谷期占比、吨油电费等指标，结合具体单拉罐液位上涨速度、历史加热时长，检查电加热执行情况，对于谷期加热占比较少单位进行重点督导，提高谷期加热占比，降低单拉罐电加热用电费用。有条件的，可采集气温情况，制定更精确的加热计划。

能耗监控模块8计算生成的单拉罐电加热日用电、吨油电费等指标数据，传输给统计考核模块12进行考核排名，统计考核模块12，综合能耗考核指标中，对各单位单拉罐吨油电费进行排名考核，根据需要设置相应指标权重。

通过实时监控单拉罐液位变化、结合电网“尖峰平谷”电价差异，优化单井罐加热、倒油方案，节能降耗效果良好。

实施例3：

天然气数据采集模块2采集各接转站、联合站外输气量、加热炉用气量等数据，传输到生产数据采集及管控模块3，通过数据转储及数据处理模块4，日度数据传输到数据资源中心5，分钟、小时级数据传输到生产系统数据库6，在能耗监控模块8对各单位天然气能耗总量、能耗强度等指标的运行情况进行监控。生产数据采集模块31采集接转站、联合站等产气、交气、用气数据，传输到数据资源中心5，其中接站站、联合站采集温度、压力、气量等生产数据。利用能耗监控模块8自动生成分系统、分单位能耗指标运行情况，包括注汽锅炉日度运行数据、各单位天然气产、交、用日度数据等，各单位注汽井数、注汽周期前后生产数据等日度生产数据，可逐级穿透监控各单位天然气运行及综合能耗指标。

基于能耗监控模块8生成的分单位天然气产、交、用日度数据、吨油气处理综合能耗指标等，根据报警预警模块9中建立的组合报警预警模型，超出阈值自动推送报警信息，报警预警模型包括分单位天然气产量波动、天然气输差波动等，主要与昨日生产情况、天然气消耗情况进行比对，系统推送天然气消耗总量上升报警信号，需对天然气运行情况评价分析。

能耗监控模块8计算生成的天然气单耗指标，传输给能效评价模块10进行能效评价分析。在能效评价模块10，分别对注汽系统、集输系统主要耗气设备进行能效评价，评价加热炉效率、注汽锅炉热效率等指标。

能效评价模块10筛选出的低效加热炉、注汽锅炉等能耗数据，传输给能效优化模块11进行能效优化调整。能效优化模块11，针对能效评价出注汽系统、集输系统不达标的设备，生产流程管控过程的薄弱环节，分系统进行优化调整。对注汽系统参数优化方面，为提高注汽系统锅炉热效率分锅炉类型对排烟温度、用气量、注汽量、注汽压力等技术指标进行对标优化，对实施优化后的节能率跟踪评价；对集输系统加热炉运行效率提高方面，加强管线保温措施，对用气量、炉体环表温差等技术指标进行对标优化，对实施优化后的节能率进行跟踪评价。

能耗监控模块8计算生成的分单位天然气产、交、用日度数据、综合能耗指标等数据，传输给统计考核模块12进行考核排名，统计考核模块12，对各单位能耗总量数据及能耗强度数据统计结果，分单位对比天然气产、交、用数据同比进步情况，进步最快的得分最高。

实现天然气用能报警预警、能效评价、能效优化、效果跟踪等能耗管控环节的闭环管理。

当系统推送注水系统电量上升报警信号时，也可参照实例1、实例2对注水泵、注水泵站进行评价优化，技术人员结合优化方案可通过注水远程调配模块33远程调整配注水量，优化机泵组合运行参数，提升注水系统能效水平。

实施例4：

如图3所示，本发明实施例提供了一种油田用能耗管控的方法，包括：

步骤101：确定能耗评价范围，建立分系统、分单位能耗评价体系。整体能耗管控范围为全部能源品种、全部耗能单位，其中能源品种包括电力、天然气、其他能源品种等，全部耗能单位包括油气开发单位、专业化服务单位、科研单位等。油气开发单位是用能主要单位，需要对能耗情况精细管控，其耗能系统分为提升系统、注入系统、集输系统、后辅系统五大系统，重点对提升、注水、集输等生产系统耗能指标进行评价。确定主要能耗评价指标如下：

吨油气处理综合能耗＝(总耗电量*电力折标系数+总耗气量*天然气折标系数)/油气当量

油气当量＝处理液量+处理气量/1000

实际总耗电量＝油网用电+国网用电-转供用电

生产系统用电＝提升系统电量+注入系统电量+集输系统电量

吨油综合耗电＝总耗电量/总产油量

吨液综合耗电＝总耗电量/总产液量

百米吨液耗电＝日耗电量*100/(日产液量*动液面)

系统效率＝100*日产液量*扬程/(8816.3*有功功率)

举升单耗＝单井(抽油机、螺杆泵、电潜泵)日耗电量/日产液

提升单耗＝提升系统耗电量/日产液，(提升系统总耗电量＝抽油机日耗电量+螺杆泵日耗电量+电潜泵日耗电量+井筒电加热日耗电量+电加热罐日耗电量+管道混输泵日耗电量)

注水单耗＝注水系统耗电量/总供水量，(注水系统耗电量＝柱塞泵站耗电量+离心泵站耗电量)

注水标耗＝注水单耗/泵出口压力

集输单耗＝集输系统耗电量/处理液量，(总耗电量＝联合站耗电量+接转站耗电量)

功率平衡率＝下行功率/上行功率

游梁式抽油机平衡度＝抽油机下冲程的峰值有功功率/抽油机上冲程的峰值有功功率*100％

无游梁抽油机平衡度＝下冲程电机的平均输入有功功率/上冲程电机的平均输入有功功率*100％

步骤102：应用能耗监控功能，监控分公司、各单位分能源品种、分业务系统的能耗情况、计划执行进程、指标完成情况。

步骤103：应用报警预警功能，对能耗数据的趋势预测和波动异常进行诊断，实现从宏观总量到具体指标地实时报警和超前预警。

步骤104：建立提升系统、注水系统、集输系统能效在线评价图版，助力明确问题、价值识别。依据能效判识标准和实际能效平均水平绘制出标准线、平均线，将评价对象的能耗效率分布图划分为高效区、潜力区、低效区，对提升、注水、集输三大系统重点设备对象的耗能水平进行在线评价。其中提升系统主要评价吨油综合耗电、吨液综合耗电、百米吨液耗电、系统效率、平衡度、功率因数，注水系统主要评价注水标耗、注水单耗，集输系统主要评价吨油气处理综合能耗。各系统低效区的用能对象为重点优先治理对象。

步骤105：建立能效优化模型，自动推送参数优化、设计优化方案，自动跟踪优化过程，自动分析优化效果。推送能耗优化方案，自动跟踪优化效果。利用标杆对照法、理论计算法、神经网络法三种方法形成综合优化方案，对不达标及潜力系统、设备进行优化，自动跟踪优化效果，实现“在线可优化”。

所述标杆对照法：筛选出高效油井，通过对比敏感参数，找出主要影响因素，确定优化方法和路径。

所述理论计算法：以采油工程原理与设计为理论基础，应用理论公式搭建数学模型，借助信息化手段实现参数输入、迭代计算、结果筛选和对比输出四个过程自动化，并融合实际经验参数，保障计算结果准确性。

所述神经网络法：应用BP神经网络算法，建立高拟合度模型。对于低效区用能单元，运用训练成熟的BP神经网络模型，预测设备能效运行最佳状态，择优筛选形成备选技术方案。

针对不达标的抽油机井，应用标杆对照法、理论计算法、神经网络法，建立能效优化模型，基于理论计算法与神经网络法的优化结果自动寻优生成参数优化、设计优化方案，技术人员审核实施后，系统自动跟踪优化过程，自动分析优化效果。

步骤106：应用统计考核功能，结合能耗优化效果，进行多维度能耗考核。通过示范引领、考核政策等压实各级节能降耗主体责任，确保能耗管控“目标可知、指标可比、对标可追”。局级层面考核各开发单位能耗效益指标和效率指标，月度排名，年度考核兑现。采油厂层面考核对管理区计划运行、提升单耗、注水单耗、集输单耗等指标进行综合评价，每天晨会运行，每周重点讲评，每月例会总结，季度考核兑现。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (22)

1.油田用能源管控系统，其特征在于，该油田用能源管控系统包括：

能耗监控模块，对能耗总量及能耗强度进行监控及管控；

报警预警模块，定制组合报警预警规则，诊断能耗数据的趋势预测和波动异常；

能效评价模块，对提升、注水、集输3大系统进行能耗评价；

能效优化模块，生成能耗优化方案；

统计考核模块，结合能耗优化效果，进行多维度能耗考核。

2.根据权利要求1所述的油田用能源管控系统，其特征在于，该油田用能源管控系统还包括电力数据采集系统、生产数据采集及管控模块、天然气数据采集模块、能源管控系统数据库和数据资源中心，该电力数据采集系统采集电力线路、计量点用电数据，并将相关电力拓扑、小时及日度电力数据传输到该能耗监控模块，该能耗监控模块按照用电拓扑进行分系统、分单位归集，计算各开发单位、各系统相应实际运行电量，并将实际运行电量数据存储到该能源管控系统数据库，该生产数据采集及管控模块采集提升系统、注水系统、集输系统这些系统液量、水量、压力、温度生产实时数据，并远程调整抽油机井冲次、注水站配注液量、单拉罐电加热启停状态，该天然气数据采集模块采集各接转站、联合站外输气量、加热炉用气量这些数据。

3.根据权利要求2所述的油田用能源管控系统，其特征在于，该能耗监控模块计算各开发单位、各系统相应实际运行电量时，各开发单位运行电量由各单位分线路用电数据汇总生成，各系统运行电量由各用电点用电数据汇总生成；其中提升系统用电数据包括抽油机井、螺杆泵井、电潜泵井、井筒电加热、单拉罐电加热、单井加热炉这些用电点采集电表数据；注入系统用电数据包括注水站柱塞泵、离心泵这些用电设备采集用电数据；集输系统用电数据包括接转站、联合站各输油泵这些用电设备采集用电数据。

4.根据权利要求3所述的油田用能源管控系统，其特征在于，该能耗监控模块生成分系统、分单位能耗指标运行情况，包括提升、注入、集输、后辅、转供分系统日度用电数据、综合单耗，各单位开井数、产液量、注水量、站库处理液量这些日度生产数据，与计划日度运行电量指标比对数据，逐级穿透监控各单位产量、电量运行及分系统单耗指标，具体可分析到各系统、线路、班站。

5.根据权利要求4所述的油田用能源管控系统，其特征在于，该能耗监控模块能耗监控模块将计算生成的分单位、分系统用电日度数据、指标这些数据，传输给该报警预警模块进行判别；该报警预警模块中建立组合报警预警模型，超出阈值自动推送报警信息，报警预警模型包括分单位电量波动、分系统电量波动、分线路电量波动，主要与昨日生产情况、用电情况进行比对，当系统推送提升、注水、集输系统电量上升报警信号时，需对该系统进行能效评价分析。

6.根据权利要求4所述的油田用能源管控系统，其特征在于，该能耗监控模块能耗监控模块将计算生成的能耗单耗指标，传输给该能效评价模块进行能效评价分析；该能效评价模块建立涵盖提升、注水、集输3大系统的评价图版，对能耗设备自动分区评价：依次分出高效区、潜力区和低效区，其中提升系统主要评价吨油综合耗电、吨液综合耗电、百米吨液耗电、系统效率、平衡度、功率因数，注水系统主要评价注水标耗、注水单耗，集输系统主要评价吨油气处理综合能耗；各系统低效区的用能对象为重点优先治理对象，提升系统筛选出吨油综合耗电、吨液综合耗电、百米吨液耗电不达标的抽油井进行优化调整。

7.根据权利要求6所述的油田用能源管控系统，其特征在于，该能效评价模块将筛选出的低效区的用能对象数据，传输给该能效优化模块进行能效优化调整，该能效优化模块针对不达标的油井，综合应用标杆对照法、理论计算法、神经网络法，标杆对照法主要对比不达标油井与标杆油井生产参数差别，理论计算法推算理论上该油井能耗最优时生产参数数值，神经网络法通过大数据分析方法训练能效优化模型，利用历史数据推算该井能耗最优时生产参数、作业设计关键参数数值，利用上述三种方法综合生成生产参数优化、作业设计优化方案，并由生产管控人员审核通过优化方案后进行具体实施，利用该生产数据采集及管控模块进行生产参数、间开生产的远程调整。

8.根据权利要求4所述的油田用能源管控系统，其特征在于，该能耗监控模块将计算生成的分单位、分系统用电日度数据、能耗指标这些数据，传输给该统计考核模块进行考核排名，基于各单位能耗总量数据及能耗强度数据统计结果，分单位对比各系统用电指标同比进步情况，进步最快的得分最高。

9.根据权利要求4所述的油田用能源管控系统，其特征在于，该能耗监控模块能耗监控模块将计算生成的分单位、分系统用电日度数据、指标这些数据，传输给该报警预警模块，该报警预警模块建立组合报警预警模型，超出阈值自动推送报警信息，报警预警模型包括分单位电量波动、分系统电量波动、分线路电量波动，主要与昨日生产情况、用电情况进行比对，系统推送单拉罐电加热用电费用超同期水平时，需对单拉罐电加热用电进行优化管控。

10.根据权利要求4所述的油田用能源管控系统，其特征在于，该电力数据采集模块将采集的单拉罐电加热数据、该生产数据采集及管控模块将采集的单拉罐液位、温度这些数据传输给该能耗监控模块，该能耗监控模块检查单拉罐电加热在线监控情况，确保温度、液位、耗电量这些信号传输正常。

11.根据权利要求4所述的油田用能源管控系统，其特征在于，各单位管控人员通过该生产数据采集及管控模块，远程控制单拉罐电加热启停，通过该能效评价模块，评价各单位单拉罐用电量、谷期占比、吨油电费这些指标，结合具体单拉罐液位上涨速度、历史加热时长，检查电加热执行情况，对于谷期加热占比较少单位进行重点督导，提高谷期加热占比，降低单拉罐电加热用电费用。

12.根据权利要求4所述的油田用能源管控系统，其特征在于，该能耗监控模块将计算生成的单拉罐电加热日用电、吨油电费这些指标数据，传输给该统计考核模块进行考核排名，该统计考核模块综合能耗考核指标，对各单位单拉罐吨油电费进行排名考核，根据需要设置相应指标权重。

13.根据权利要求2所述的油田用能源管控系统，其特征在于，该油田用能源管控系统还包括数据转储及数据处理模块、生产系统数据库和能源管控系统数据库，该能源管控系统数据库存储能耗计划、实际运行电量、实际运行天然气量、考核指标、评价标准、能耗评价模型、能耗优化效果跟踪这些数据资源；该数据转储及数据处理模块将自动采集数据转存至该生产系统数据库，处理形成的日度生产数据推送至该数据资源中心；该生产系统数据库存储和提供相应生产实时数据和服务接口。

14.根据权利要求13所述的油田用能源管控系统，其特征在于，该天然气数据采集模块将采集的各接转站、联合站外输气量、加热炉用气量这些数据，传输到该生产数据采集及管控模块，通过该数据转储及数据处理模块，日度数据传输到该数据资源中心，分钟、小时级数据传输到该生产系统数据库，该能耗监控模块对各单位天然气能耗总量、能耗强度这些指标的运行情况进行监控，该能耗监控模块生成分系统、分单位能耗指标运行情况，包括注汽锅炉日度运行数据、各单位天然气产、交、用日度数据，各单位注汽井数、注汽周期前后生产数据这些日度生产数据，可逐级穿透监控各单位天然气运行及综合能耗指标。

15.根据权利要求13所述的油田用能源管控系统，其特征在于，该能耗监控模块将生成的分单位天然气产、交、用日度数据、吨油气处理综合能耗指标传送到该报警预警模块，该报警预警模块根据建立的组合报警预警模型，超出阈值自动推送报警信息，报警预警模型包括分单位天然气产量波动、天然气输差波动，主要与昨日生产情况、天然气消耗情况进行比对，系统推送天然气消耗总量上升报警信号，需对天然气运行情况评价分析。

16.根据权利要求13所述的油田用能源管控系统，其特征在于，该能耗监控模块将计算生成的天然气单耗指标，传输给该能效评价模块进行能效评价分析，该能效评价模块分别对注汽系统、集输系统主要耗气设备进行能效评价，评价加热炉效率、注汽锅炉热效率这些指标。

17.根据权利要求13所述的油田用能源管控系统，其特征在于，该能效评价模块将筛选出的低效加热炉、注汽锅炉这些能耗数据，传输给该能效优化模块进行能效优化调整，该能效优化模块针对能效评价出注汽系统、集输系统不达标的设备，生产流程管控过程的薄弱环节，分系统进行优化调整；对注汽系统参数优化方面，为提高注汽系统锅炉热效率分锅炉类型对排烟温度、用气量、注汽量、注汽压力这些技术指标进行对标优化，对实施优化后的节能率跟踪评价；对集输系统加热炉运行效率提高方面，加强管线保温措施，对用气量、炉体环表温差这些技术指标进行对标优化，对实施优化后的节能率进行跟踪评价。

18.根据权利要求13所述的油田用能源管控系统，其特征在于，该能耗监控模块将计算生成的分单位天然气产、交、用日度数据、综合能耗指标这些数据，传输给该统计考核模块进行考核排名，该统计考核模块对各单位能耗总量数据及能耗强度数据统计结果，分单位对比天然气产、交、用数据同比进步情况，进步最快的得分最高。

19.油田用能源管控方法，其特征在于，该油田用能源管控方法包括：

步骤1，确定能耗评价范围，建立分系统、分单位能耗评价体系；

步骤2，对能耗总量及能耗强度进行监控及管控；

步骤3，定制组合报警预警规则，对能耗数据的趋势预测和波动异常进行诊断；

步骤4，建立提升系统、注水系统、集输系统能效在线评价图版，对提升、注水、集输3大系统进行能耗评价；

步骤5，建立能效优化模型，生成能耗优化方案；

步骤6，结合能耗优化效果，进行多维度能耗考核。

20.根据权利要求19所述的油田用能源管控方法，其特征在于，在步骤1中，整体能耗管控范围为全部能源品种、全部耗能单位，其中能源品种包括电力、天然气、其他能源品种，全部耗能单位包括油气开发单位、专业化服务单位、科研单位；油气开发单位是用能主要单位，需要对能耗情况精细管控，其耗能系统分为提升系统、注入系统、集输系统、后辅系统五大系统，重点对提升、注水、集输这些生产系统耗能指标进行评价；确定主要能耗评价指标如下：

吨油气处理综合能耗＝(总耗电量*电力折标系数+总耗气量*天然气折标系数)/油气当量

油气当量＝处理液量+处理气量/1000

实际总耗电量＝油网用电+国网用电-转供用电

生产系统用电＝提升系统电量+注入系统电量+集输系统电量

吨油综合耗电＝总耗电量/总产油量

吨液综合耗电＝总耗电量/总产液量

百米吨液耗电＝日耗电量*100/(日产液量*动液面)

系统效率＝100*日产液量*扬程/(8816.3*有功功率)

举升单耗＝单井(抽油机、螺杆泵、电潜泵)日耗电量/日产液

提升单耗＝提升系统耗电量/日产液，其中，提升系统总耗电量＝抽油机日耗电量+螺杆泵日耗电量+电潜泵日耗电量+井筒电加热日耗电量+电加热罐日耗电量+管道混输泵日耗电量；

注水单耗＝注水系统耗电量/总供水量，其中，注水系统耗电量＝柱塞泵站耗电量+离心泵站耗电量；

注水标耗＝注水单耗/泵出口压力

集输单耗＝集输系统耗电量/处理液量，其中，总耗电量＝联合站耗电量+接转站耗电量；

功率平衡率＝下行功率/上行功率

游梁式抽油机平衡度＝抽油机下冲程的峰值有功功率/抽油机上冲程的峰值有功功率*100％

无游梁抽油机平衡度＝下冲程电机的平均输入有功功率/上冲程电机的平均输入有功功率*100％。

21.根据权利要求19所述的油田用能源管控方法，其特征在于，在步骤4中，依据能效判识标准和实际能效平均水平绘制出标准线、平均线，将评价对象的能耗效率分布图划分为高效区、潜力区、低效区，对提升、注水、集输三大系统重点设备对象的耗能水平进行在线评价；其中提升系统主要评价吨油综合耗电、吨液综合耗电、百米吨液耗电、系统效率、平衡度、功率因数，注水系统主要评价注水标耗、注水单耗，集输系统主要评价吨油气处理综合能耗；各系统低效区的用能对象为重点优先治理对象。

22.根据权利要求19所述的油田用能源管控方法，其特征在于，在步骤5中，建立能效优化模型，推送参数优化、设计优化方案，自动跟踪优化过程，自动分析优化效果；推送能耗优化方案，自动跟踪优化效果；利用标杆对照法、理论计算法、神经网络法三种方法形成综合优化方案，对不达标及潜力系统、设备进行优化，跟踪优化效果。

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