用于油田集输系统的能耗分析方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于油田集输系统的能耗分析方法与系统，该方法包括采集油田集输系统的运行数据，并对所述运行数据进行预处理以得到协调数据；根据油田集输系统的工艺流程，建立油田集输系统的质量平衡模型及热力学模型；利用所述质量平衡模型、所述热力学模型及所述协调数据为油田集输系统的每个工艺设备建立多个能耗评价指标，并根据所述多个能耗评价指标确定主要耗能设备；基于所述主要耗能设备识别油田集输系统中的用能薄弱环节。该方法实现了对原油集输过程的用能监测和评价，确定原油集输过程的能耗分布规律及薄弱环节，使集输过程的用能更加合理优化，减少不必要的和异常的能源消耗，以达到节能和减少污染的目的。

Energy consumption analysis method and system for oil field gathering and transportation system

The invention discloses a method and a system for energy consumption analysis of oilfield gathering system, the method includes collecting operating data of oilfield gathering system, and pretreatment on the operation data to obtain the coordinate data; according to the process of oilfield gathering system, the mass balance model and thermodynamic model in oilfield gathering system the establishment of a number of energy consumption; the evaluation index of each process equipment by using the mass balance model, the thermodynamic model and the coordinate data transmission system for oilfield set, and according to the plurality of energy consumption evaluation index to determine the main energy consuming equipment; the transmission system with weak links in recognition of the major energy consuming equipment oil based on. The method realizes the transmission process by the monitoring and evaluation of crude oil, determine the energy consumption distribution of crude oil gathering process and weak links, the set can lose more reasonable optimization process, reduce unnecessary and abnormal energy consumption, to achieve energy saving and pollution reduction.

【技术实现步骤摘要】
用于油田集输系统的能耗分析方法与系统
本专利技术涉及石油勘探领域，更具体的，是涉及一种用于油田集输系统的能耗分析方法与系统。
技术介绍
油田集输系统一般由井口、计量间、接转站、集输管网及油气处理站等构成，油田集输系统的工艺流程主要是包括对油田各油井生产的原油和油田气进行收集、处理，并分别输送至矿场油库或外输站和压气站的全过程。目前，我国多数油田生产三高原油，即含蜡量高、凝固点高、粘度高。为确保安全输送，需要使上述集输过程中的原油、气、水不凝固，因此需要降低原油的粘度，所以在油田的集输过程中一般采用燃油、燃气、电加热等加热输送的工艺。加热输送的能源消耗主要包括燃料、电能和化学药剂的消耗，在处理量一定的情况下，药剂性能、加热炉效率、电潜泵等设备的运行效率以及整个集输系统的管理水平，都直接或间接影响能源消耗的总量。上述过程中会产生巨大的能源浪费。同时，加热输送还会产生大量的烟气、粉尘与燃烧废弃物，对油田以及周边环境造成影响。综上，亟需一种对油田集输系统进行规划的方法以使集输过程中的用能更加合理。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是需要提供一种对油田集输系统进行规划的方法。为了解决上述技术问题，本申请的实施例首先提供了一种用于油田集输系统的能耗分析方法，包括采集油田集输系统的运行数据，并对所述运行数据进行预处理以得到协调数据；根据油田集输系统的工艺流程，建立油田集输系统的质量平衡模型及热力学模型；利用所述质量平衡模型、所述热力学模型及所述协调数据为油田集输系统的每个工艺设备建立多个能耗评价指标，并根据所述多个能耗评价指标确定主要耗能设备；基于所述主要耗能设备识别油田集输系统中的用能薄弱环节。优选地，所述油田集输系统的运行数据包括集输系统处理的采出液量、温度、压力以及含水率。优选地，根据以下表达式对所述运行数据进行预处理以得到协调数据：式中，x表示集输过程中的各运行数据所组成的向量，表示采集到的各运行数据的样本值所组成的向量；Q表示测量误差的方差协方差矩阵；F(x,U)表示依据集输过程的物料平衡和能量平衡建立的约束条件，U为约束条件方程中的参数；min为取最小值的运算。优选地，所述多个能耗评价指标包括所述油田集输系统的总的用能效率与总的有效能效率以及各工艺设备的用能效率与有效能效率。优选地，采用有效能分析方法、相关性分析方法和/或多维分析方法分析所述多个能耗评价指标以确定主要耗能设备。优选地，在分析所述多个能耗评价指标以确定主要耗能设备的步骤中包括：利用所述油田集输系统的总的用能效率及各工艺设备的用能效率得到分别对应于各工艺设备的能耗相关系数；当所述能耗相关系数的绝对值大于预设值时，将与该能耗相关系数对应的工艺设备确定为主要耗能设备。优选地，根据如下表达式得到分别对应于各工艺设备的能耗相关系数：式中，Ri为油田集输系统内第i个工艺设备的能耗相关系数，η为油田集输系统的总的用能效率，ηi为第i个工艺设备的用能效率，n为油田集输系统内工艺设备的总数。优选地，在基于所述主要耗能设备识别油田集输系统中的用能薄弱环节的步骤中包括：分别计算所述主要耗能设备的能量品味，并根据所述能量品味的数值与对应的能量变化量的数值绘制能量释放曲线与能量吸收曲线；比较所述能量释放曲线与能量吸收曲线所围成的区域的面积，将与面积较大的区域相对应的主要耗能设备确定为油田集输系统中的用能薄弱环节。优选地，根据如下表达式计算所述主要耗能设备的能量品味A：A＝ΔEx/ΔH式中，ΔEx为有效能的变化量，ΔH为能量的变化量。本申请的实施例还提供了一种用于油田集输系统的能耗分析系统，包括：数据采集模块，其采集油田集输系统的运行数据，并对所述运行数据进行预处理以得到协调数据；模型建立模块，其根据油田集输系统的工艺流程，建立油田集输系统的质量平衡模型及热力学模型；指标分析模块，其利用所述质量平衡模型、所述热力学模型及所述协调数据为油田集输系统的每个工艺设备建立多个能耗评价指标，并根据所述多个能耗评价指标确定主要耗能设备；能耗分析模块，其基于所述主要耗能设备识别油田集输系统中的用能薄弱环节。与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：通过提取油田集输系统的各工艺设备的能耗评价指标，实现了对原油集输过程的用能监测和评价，确定原油集输过程的能耗分布规律及薄弱环节，使集输过程的用能更加合理优化，减少不必要的和异常的能源消耗，以达到节能和减少污染的目的。本专利技术的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。图1为本申请实施例的用于油田集输系统的能耗分析方法的流程示意图；图2为根据本申请实施例的油田集输系统的有效能损失分布示意图；图3为本申请实施例的用于油田集输系统的能耗分析系统的结构示意图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。图1为本申请实施例的用于油田集输系统的能耗分析方法的流程示意图，该方法包括以下步骤：步骤S110、采集油田集输系统的运行数据，并对所述运行数据进行预处理以得到协调数据。步骤S120、根据油田集输系统的工艺流程，建立油田集输系统的质量平衡模型及热力学模型。步骤S130、利用所述质量平衡模型、所述热力学模型及所述协调数据为油田集输系统的每个工艺设备建立多个能耗评价指标，并根据所述多个能耗评价指标确定主要耗能设备。步骤S140、基于所述主要耗能设备识别油田集输系统中的用能薄弱环节。具体的，油田集输系统的运行数据包括集输系统中各组成部分的实际运行时的工艺参数和能源消耗数据，具体可以为集输系统处理的采出液量以及各组成部分的温度、压力、含水率等。各组成部分的工艺参数的运行数据可以采用布置在集输系统中的传感器进行采集。例如通过温度传感器采集原油的温度，通过压力传感器采集原油的压力、通过流量传感器采集原油的流量。含水率的在线测量有多种方法，常用的方法包括密度计法、电容法、射频法以及微波法等。举例而言，采用密度计法测量含水率，可以先通过密度计采集原油的密度，再根据密度与含水率的关系来得到原油的含水率。需要注意的是，在本申请的实施例中，不只针对站外的集输管网处或井口处的原油进行检测，还要对包括计量间、接转站以及油气处理站等站内数据进行采集。采集到的数据通常为模拟数据，经过A/D转化后进行临时存储。临时存储的采集数据中有可能包含错误的数据，因此还需要对临时存储的数据进行一定的预处理。预处理具体包括对数据进行偏差及一致性的检查，还包括剔除数据中的冗余信息以及误差，以提高后续操作的精度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于油田集输系统的能耗分析方法，包括：采集油田集输系统的运行数据，并对所述运行数据进行预处理以得到协调数据；根据油田集输系统的工艺流程，建立油田集输系统的质量平衡模型及热力学模型；利用所述质量平衡模型、所述热力学模型及所述协调数据为油田集输系统的每个工艺设备建立多个能耗评价指标，并根据所述多个能耗评价指标确定主要耗能设备；基于所述主要耗能设备识别油田集输系统中的用能薄弱环节。

【技术特征摘要】
1.一种用于油田集输系统的能耗分析方法，包括：采集油田集输系统的运行数据，并对所述运行数据进行预处理以得到协调数据；根据油田集输系统的工艺流程，建立油田集输系统的质量平衡模型及热力学模型；利用所述质量平衡模型、所述热力学模型及所述协调数据为油田集输系统的每个工艺设备建立多个能耗评价指标，并根据所述多个能耗评价指标确定主要耗能设备；基于所述主要耗能设备识别油田集输系统中的用能薄弱环节。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油田集输系统的运行数据包括集输系统处理的采出液量、温度、压力以及含水率。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据以下表达式对所述运行数据进行预处理以得到协调数据：s.t.F(x,U)＝0式中，x表示集输过程中的各运行数据所组成的向量，表示采集到的各运行数据的样本值所组成的向量；Q表示测量误差的方差协方差矩阵；F(x,U)表示依据集输过程的物料平衡和能量平衡建立的约束条件，U为约束条件方程中的参数；min为取最小值的运算。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个能耗评价指标包括所述油田集输系统的总的用能效率与总的有效能效率以及各工艺设备的用能效率与有效能效率。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，采用有效能分析方法、相关性分析方法和/或多维分析方法分析所述多个能耗评价指标以确定主要耗能设备。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在分析所述多个能耗评价指标以确定主要耗能设备的步骤中包括：利用所述油田集输系统的总的用能效率及各工艺设备的用能效率得到分别对应于各工艺设备的能耗相关系数；当所述能...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄辉，李奇，邱伟伟，周晶，姜家厅，亢泽涛，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11