是运行模式的转变,更是发展方式的转型

“还是那些井,表面运行变化不大,但内部参数一直都在动态调整,比以前更节能,更高效了。”

经过一年的柔性生产试点,东辛采油厂辛一管理区主管崔晓霖,对其管辖的油水井了解更深了。

去年四月份,油田提出柔性生产理念,沿袭多年的稳定生产模式被柔性生产所取代。注水、举升、加热等所有用能环节,在柔性生产模式下被改写。

油田以“大资源”观统筹,树立“一切用能资源都可调可控”理念,柔性生产所带来的不仅仅是运行模式的转变,更是发展方式的转型。

“直线”变“曲线”

每天18时,渤南26号注水泵站水井义11-39注水排量从每小时4.5立方米自动下调到0.5立方米,注水泵运行频率自动恒压调节,从50赫兹稳速下调到35赫兹。

截至目前,河口采油厂49座注水站中,有25座像渤南26号注水泵站一样,实现了柔性注水。

长期以来,油田注水站都是采用“恒压恒温”连续注水模式,稳定生产“一条道跑到黑”,生产运行是一条直线,如今换成了“因时而变,按需而调”的柔性调节曲线。

河口采油厂油藏类型多,地面系统点多线长面广,渤南26号注水泵站所在的渤南低渗透油田,被采油厂选中作为柔性生产示范区。

河口采油厂注采专家许飞告诉记者,1971年投入开发的渤南油田,具有油藏类型多、单井液量低、水井注入压力高等特点,其中注采系统用电占比98%,是推行柔性生产的主阵地。

2020年以来,河口采油厂从顶层设计入手,确定了柔性注水、柔性压驱、柔性举升和柔性加温四种方式,刻画了分时恒压变排量注水、分时分压变排量注水、分时变排量、柔性间开,打通了集输、采油和注水三大系统。

许飞眼中的柔性注水,是以水量不欠、井况契合、压力不超、能力匹配为前提,充分利用峰谷电价差异,谷期多注、峰期少注,实现节电降费。恒温恒压连续注水模式,变为泵井联动调控在线耦合优化注水模式,注入压力和排量联动优化调控,降低阀控损失,提高运行效率。

河口采油厂为柔性注水总结了12字秘诀,即合理“分”、定量“算”、实时“调”、动态“优”。

合理“分”,根据电网定价机制,选取两个时段分别作为峰谷时段,根据井况,确定合理的柔性注水模式。定量“算”,按照配注不降、压力不超、能力匹配等约束条件,建立分时分压算法程序和分时恒压变排量算法两种计算模型,求取注水站理论上最佳柔性工作制度。实时“调”,将计算出来的工作制度推送至工作平台,跟踪分析实时运行数据,进行联动微调,修订理论偏差,优化制度运行。动态“优”,根据井况、油藏动态变化,持续优化柔性制度,确保系统长效运行。

一组数据直观地说明了柔性注水效果:10座柔性注水的注水站,日调控水量307立方米,度电单价下降4.3%,年节约电费42.6万元。

记者看到了BAE73-X27井的生产曲线和电量电费运行曲线,在产量、工况保持稳定的前提下,这口油井度电单价下降9.5%。

这是柔性举升取得的效果。原油从油层到地面的过程,被称为举升,冲程和冲次不同,产液量和耗电量也不一样。河口采油厂基于“日度总冲数不变”的分时调频算法,实行连续生产油井“峰慢谷快”、间开油井“峰停谷启”的柔性举升措施。

截至目前,河口采油厂在渤南二区、义184等区块60口油井实现了柔性举升,度电单价降幅超过16%。

油田经营管理部副经理张海鹏以河口厂为例,算了一笔账:用电负荷5万千瓦时,如果柔性生产响应能力达到10%,即5000千瓦,即可以增加新能源消纳20000千瓦时/天,每年600万千瓦时,年节约购电成本180万元,减少碳排放5300吨;也能够提升外部电力现货市场交易的主动响应能力,通过柔性资源长时间尺度调节与煤电系统调节耦合协同,减少峰期300万元外购电成本。柔性生产是长时间尺度、规模化运行的优质调节资源,可以减少电网调峰容量,释放火电机组的调峰能力。柔性生产调节方式比现有成熟的电化学储能调节方式,减少投入3600万元。

 

相差近4倍的电价

每天9时,胡营都会准时坐到电脑前,在中国石化油气生产信息化平台系统调高26号高压注水泵站的频率。

作为河口采油厂管理五区技术人员,相较于以往,这是他每天多出来的工作,但觉得非常值得。

不同于20世纪用电紧张时被动削峰填谷,胡营每天调整注水泵频率,是对电价变化的主动响应。

根据油田2022年6月发布的《关于构建胜利油田电力发供电平衡激励补偿机制的通知》(简称《通知》),每天9时至18时是电价低谷期,像“大集”散场前的收摊时段,花很少的钱就能买到同样多的东西。

该《通知》为包括河口采油厂在内的柔性生产试点区域提供柔性电价政策——油田电网分时段用电价格激励机制。

该《通知》将每天用电时段分为高峰时段、低谷时段、尖峰时段和平段,其中高峰时段6个小时,低谷时段9个小时,尖峰时段3个小时,平段6个小时。平段电价为0.6438元/千瓦时,高峰价格为0.9657元/千瓦时,尖峰价格1.1588元/千瓦时,低谷价格0.3218元/千瓦时。

油田经营管理部副经理张海鹏告诉记者,该激励机制编制的依据是国家和山东省电力改革政策、山东省现货交易电价变化规律、油田新能源发电特性和油田现行电价政策。

记者注意到,油田电力发供电平衡激励补偿机制高峰和低谷时段电价,较平段电价分别上浮和下降了50%。张海鹏解释说,进一步拉大峰谷价差,旨在激励生产用能单位实施柔性生产,同时最大限度利用和消纳油田的光伏发电。

近年来,油田新能源产业蓬勃发展,光伏发电装机规模达到了285兆瓦,年发绿电能力3.4亿千瓦时。新能源规模化发展,其间歇性、随机性、波动性的特点对电力系统的灵活调节能力提出了巨大需求,柔性负荷的调度和调节是缓解供需侧矛盾的重要手段之一。

油田电力发供电平衡激励补偿机制发布前,2022年5月在东辛采油厂辛三管理区7条线路开展柔性生产试点,柔性生产谷峰比持续提升,最高到153%,综合电价最低降至0.6062元/千瓦时,对比油田关联交易电价减少10%。2023年起,在孤岛、现河、胜利等采油厂部分区域及河口采油厂全部生产区域推广运行。

张海鹏在接受采访时,特别强调了“积极适应”和“主动响应”。他说的“积极适应”,是适应电力市场交易规则的变化,推动油田“源网荷储”一体化发展;“主动响应”,是激励发供用全环节主动响应智慧能源管控策略,提升电力系统可再生能源消纳水平,降低油田用能成本。

山东省现货交易电价变化频繁。据统计,去年12个月,山东电网电价调整了11次。2023年1月1日起,山东省实行电价新政策。将原来峰谷上下50%的浮动比例调整为高峰时段上浮70%,低谷时段下浮70%,尖峰时段上浮100%,深谷时段下浮90%。其最明显的调整是将光伏发电最好时段,放在了谷时甚至深谷时段,电价低至0.3元至0.4元。

在这样的政策背景下,油田主动探索并适应能源转型与产业变革,原油生产负荷通过柔性调节,主动参与油田电网运行控制,与电网进行能量互动,改变原本负荷单向、被动接受调节的历史,在持续促进供需精准匹配,确保电力可靠供应和安全运行的同时,为新能源友好消纳、规模化发展提供重要支撑。

众所周知,原油生产的动力是电,油田是能源生产者,也是能源消费者,油田原油生产年耗电近50亿千瓦时。柔性生产不是单纯的削峰填谷节费,而是源网荷储链条上负荷资源的价值化深度挖掘。50亿千瓦时规模的体量,使油田有资本成为能源优化者,实现从能源生产、能源消耗到能源调节的跨越。

动动手就能做的事

胡营调整注水泵站的频率,只需动动手指。

“动动手指”的背后,离不开两只无形的“手”——自动化配套和信息化支撑。

以前,调整注水压力仅凭借员工“眼力”和“手感”,不够精准。如今,通过应用泵井联调技术,9座柱塞泵站实现分时分压柔性注水。

河口采油厂通过完善主要用能设备的远程调控手段,在注水、加温、举升、压驱等耗能终端,306台流量计量、压力调控和流量采集设备,实时采集各类生产数据,为智能联控平台提供支撑。在工控平台,借助泵井联调、智能温控等算法,对采集到的数据整体分析后输出生产操作指令。

“以前用能调控完全凭经验,缺乏定量的参数和高效的手段,调得怎么样只能依靠事后分析。”河口厂注采工艺专家许飞说。

现在依托信息化、智能化手段,河口厂建立配套系统优化方法、模型,促进了用能和管控方式的变革,实现了油藏生产经营效益的最大化。

胡营口中的“动动手指”依托的是泵井联调技术。“泵井联调技术是基于分时电价差异,通过信息化软硬件集成配套,实现泵井工控平台远程设置,现场泵井联锁自动调控。”油田工程技术管理中心经理马珍福介绍。

除此之外,油田攻关形成了4类11项柔性生产技术。其中,泵井联调技术可进行分时分压注水,智能调优技术可实现柔性调参与工况优化融合,相变储热与智能温控技术可以实现加热系统谷峰100%调节,节电降费效果显著。

“智能平台实时接收数据,通过分析计算示功图、动液面、产液量等变化动态,自动优化调整油井生产参数,目前各开发单位已经实施智能调优1563井次。”马珍福以“油井智能调优”技术为例做了说明。

3月28日,国家能源局发布《关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见》,明确要求提高负荷侧预测精度和新型电力负荷智能管理水平,推动负荷侧资源分层分级分类聚合及协同优化管理,加快推动负荷侧资源参与系统调节。

今年年初以来,油田把柔性生产作为能耗与碳排放双控的一项主要任务,充分考虑对不同油藏类型的影响,全面推开柔性生产示范区建设,大力实施项目化管理,在15家开发单位、近2000口油水井落实柔性举升、间开、注水措施,目前已完成工作量的88.2%。

张海鹏介绍说,油田将“建立柔性生产智能调控系统”作为下一步工作路径,以源网荷储建设引领管理理念、经营观念的转变,推动发供用电全环节主动响应智慧能源管控策略,打造提液上产、提效降耗和降本节费多目标协同的柔性智能安全调控新模式。

主动响应就是要在发电侧打破“依靠发电量创效”的观念,向系统调节型电源转型;供电侧打破“依靠收电费挣效益”的观念,向油电一体化服务转型;用电侧树立“能源有限、经营无限,少用电和多用电都能创造价值”的理念加快柔性生产模式的变革。

管理局有限公司总经理、党委副书记,油田分公司总经理聂晓炜心中有两个目标:油气生产柔性化和需求响应价值化。油气生产柔性化,即充分发挥油田整体生产负荷优势,逐步打造成柔性可调的内部平衡资源;需求响应价值化,即推动油田柔性负荷与外部电力系统高效互动、互为支撑,将油田“源、荷”的有效匹配和逆周期运行作为经营资源,通过负荷聚合商、虚拟电厂运营商等新模式,参与外部电力系统需求响应、辅助服务等新业态,力争电力需求侧响应能力达到最大负荷的10%,增能不增费,度电单价降低10%。

 


信息来源: 
2023-07-25