本发明属于能耗计算方法技术领域，具体涉及枯竭气藏储气库地面注采系统能耗计算方法。
背景技术：
地下储气库是国际上天然气季节调峰的主要手段。地下储气库调峰、lng调峰、气田调峰等是世界上常规储气调峰措施。相比lng和气田调峰，地下储气库具有容量大、储气压力高、占地面积小、受气候影响小、经济、安全可靠性高等优势，是季节调峰的最主要手段。
储气库的运行方式是将来自长输管道的商品气注入到地下储存起来，根据市场需求的不同，将天然气从储气库中采出并净化处理后输送到天然气的长输管网。大多数储气库用于季节调峰，夏季注入，冬季采出。运行周期为一年以上，注气期和采气期为半年左右，中间停机关井的时间称为切换期，一个完整的运行周期是由注气期、切换期和采气期构成。
注采系统作为地下储气库地面工程的主体，其运行受到注气工艺和采气工艺的双重影响，当地面工艺系统与运行工况不适应时，往往造成地面工艺系统及设备出现高能耗、低效率的情况，因而储气库投产后需要根据实际运行数据对系统效能进行综合评价，及时调整运行参数。
由于气藏类型、注采工艺的多样性，目前国内外尚没有针对枯竭气藏储气库地面系统的能效评价方法，大部分储气库采用的均为普通气田地面集输工艺的能效计算方法，不能全面评价储气库的能效水平。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种枯竭气藏储气库地面注采系统能耗计算方法，通过划分关键单元、分流程进行能效计算，准确评价了天然气经过注采循环周期所消耗的能量。
本发明的技术方案是：
一种枯竭气藏储气库地面注采系统能耗计算方法，包括如下步骤：
(1)将枯竭气藏储气库地面注采系统划分为注气系统和采气系统；
(2)将注气系统划分为注气期分离器系统、注气期污水系统、注气期火炬系统、压缩机系统和注气期公用工程系统；
(3)将采气系统划分为采气期分离器系统、采气期污水泵系统、三甘醇脱水系统、采气期火炬系统、采气期公用工程系统；
(4)采集注气系统中注气期涉及的能量数据，包括进入注气系统的商品天然气量vin、注气期火炬系统耗气量vt1、注气系统公用工程总功率win1(包括仪表、照明、监测系统、控制系统用电)、污水泵电机功率因数
(5)采集采气系统中采气期涉及的能量数据，包括采气期进入外输管道的商品气量vout、火炬系统耗气量vt2、三甘醇脱水装置的耗气量vt、分离系统、三甘醇脱水系统、采出水系统电机功率因数
(6)按以下公式计算注气系统和采气系统中的单位耗气量和单位能耗量：
win1＝wout1＝∑wn
式中，ein1为注气过程中单位耗气量/kj·m-3，vt1为注气过程中的放空火炬耗气量/m3，q为天然气的平均热值/kj·m-3、vin为注气量/m3，eout1为采气过程中的单位耗气量/kj·m-3，vt2为采气过程中的放空火炬耗气量/m3，vt为采气工艺过程中三甘醇脱水装置的耗气量/m3，vout为采出气量/m3，ein2为注气过程中的单位耗电量/kj·m-3，win1为注气系统公用工程平均功率/kw，win2为注气系统压缩机轴功率和压缩机空冷器、污水泵总功率之和/kw，eout2为采气过程中单位耗电量/kj·m-3，wout1为采气系统公用工程平均功率/kw，wout2为采气系统污水泵、空冷器、三甘醇循环泵功率之和/kw，wn为公用工程功率/kw(包括仪表、照明、监测系统、控制系统用电)，gj为注气过程中压缩机第j级轴功率/kw，pinj为压缩机第j级天然气进口压力/kpa，qj为压缩机第j级处理气量/m3·s-1，mj为第j级压缩对应的多变指数，zj1为第j级吸气条件下天然气压缩因子，zj2为第j级排气条件下天然气压缩因子，tinj为压缩机第j级天然气进口温度/k，toutj为压缩机第j级天然气出口温度/k，i为储气库注采系统动力电电流/a，v为储气库注采系统动力电电压/kv，
(7)按以下公式计算储气库注采系统的单位能耗量：
e＝ein1+ein2+eout1+eout2
式中e为单位质量天然气由外输管道经过注气系统、地下储气库和采气系统后，再进入外输管道，整个循环周期所消耗的总能量/kj·m-3。
本发明提供的枯竭气藏储气库注采系统能耗计算方法，能够直观的评价枯竭气藏工艺条件下的天然气注采能耗水平，通过划分关键单元，将储气库注采系统分解为注气系统和采气系统，然后将两个系统分别划分为耗气单元和耗电单元，分单元进行能效计算，可以准确评价单位体积流量的天然气经过注采循环周期所消耗的能量。本发明以枯竭气藏储气库注采系统为对象，在对注采工艺及主要能耗设备分析的基础上，建立一套基于关键单元模块的枯竭气藏能效评价方法，为枯竭气藏储气库的高效运行管理及节能降耗措施的制定提供计算方法。
具体实施方式
本发明根据枯竭气藏储气库注采系统的工艺特点，提出了一套以注气系统和采气系统能耗数据分析作为气体流进流出过程中总能耗的计算方法，从工艺系统耗气量、耗电量和公用工程系统耗气量、耗电量的角度，计算了单位流量天然气在注采系统循环过程中的能耗量。
一种枯竭气藏储气库地面注采系统能耗计算方法，包括如下步骤：
(1)将枯竭气藏储气库地面注采系统划分为注气系统和采气系统；
(2)将注气系统划分为注气期分离器系统、注气期污水系统、注气期火炬系统、压缩机系统和注气期公用工程系统；
(3)将采气系统划分为采气期分离器系统、采气期污水泵系统、三甘醇脱水系统、采气期火炬系统、采气期公用工程系统；
(4)采集注气系统中注气期涉及的能量数据，包括进入注气系统的商品天然气量vin、注气期火炬系统耗气量vt1、注气系统公用工程总功率win1(包括仪表、照明、监测系统、控制系统用电)、污水泵电机功率因数
(5)采集采气系统中采气期涉及的能量数据，包括采气期进入外输管道的商品气量vout、火炬系统耗气量vt2、三甘醇脱水装置的耗气量vt、分离系统、三甘醇脱水系统、采出水系统电机功率因数
(6)按以下公式计算注气系统和采气系统中的单位耗气量和单位能耗量：
win1＝wout1＝∑wn
式中，ein1为注气过程中单位耗气量/kj·m-3，vt1为注气过程中的放空火炬耗气量/m3，q为天然气的平均热值/kj·m-3、vin为注气量/m3，eout1为采气过程中的单位耗气量/kj·m-3，vt2为采气过程中的放空火炬耗气量/m3，vt为采气工艺过程中三甘醇脱水装置的耗气量/m3，vout为采出气量/m3，ein2为注气过程中的单位耗电量/kj·m-3，win1为注气系统公用工程平均功率/kw，win2为注气系统压缩机轴功率和压缩机空冷器、污水泵总功率之和/kw，eout2为采气过程中单位耗电量/kj·m-3，wout1为采气系统公用工程平均功率/kw，wout2为采气系统污水泵、空冷器、三甘醇循环泵功率之和/kw，wn为公用工程功率/kw(包括仪表、照明、监测系统、控制系统用电)，gj为注气过程中压缩机第j级轴功率/kw，pinj为压缩机第j级天然气进口压力/kpa，qj为压缩机第j级处理气量/m3·s-1，mj为第j级压缩对应的多变指数，zj1为第j级吸气条件下天然气压缩因子，zj2为第j级排气条件下天然气压缩因子，tinj为压缩机第j级天然气进口温度/k，toutj为压缩机第j级天然气出口温度/k，i为储气库注采系统动力电电流/a，v为储气库注采系统动力电电压/kv，
(7)按以下公式计算储气库注采系统的单位能耗量：
e＝ein1+ein2+eout1+eout2
式中e为单位质量天然气由外输管道经过注气系统、地下储气库和采气系统后，再进入外输管道，整个循环周期所消耗的总能量/kj·m-3。
本发明提出的能耗计算方法针对枯竭气藏储气库的注气系统和采气系统，分别建立单位耗气量和单位耗电量模型，通过对工艺过程中关键耗能设备的能耗计算，能够直观准确评价商品天然气在储气库注采循环周期内的单位耗能量。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。