油气田地面工程数字化建设标准探索.pdf

一 4 2 一 ■ 技术交流 石 油 和 化工 设备 2 01 4 年第1 7 卷 油气田 地面工程数字化建设标准探索 何毅，夏政，张箭啸，王博 话安长庆科技工程有限责任公司，陕西 西安 7 1 0 0 1 8 [ 摘要】本文从标准化工作机制创新出发，借鉴长庆油田标准化数字化建设成果，对油气田地面工程数字化建设中标准化 理念，从原理、方法等方面进行 了探讨，认为油田气地面工程数字化建设 实施标准化是是建设智能化油气田的重要抓手， 值得深入研究。 [ 关键词]油气田；地面工程；数字化；标准化建设 “ 十一五 ”期间，国 内各油气 田都进行 了数 字化建设 的探索与实践。长庆油 田在 “ 实现5 0 0 0 万吨，建设 西部大庆 ”的大规模产 能建设 中，新 建油气 田全面推行数字化建设，同时加快老油气 田数字化改造升级 ，对 数字化建设标准进行 了积 极探索，取得了一定成效，积累了宝贵经验。 l 长庆油田数字化建设标准探索 长庆油 田按照 中石油集 团公司信 息化规划 与 自身业务需求，立足超低渗透油藏开发、大规模 上产 、老油 田滚动开发等特 点，结合黄土高原鄂 尔多斯盆地 的复杂环境 ，在数字化体系规划与完 善 、地面工艺优化简化 、标准化数字化设计三方 面进行了针对性研究。 1 ． 1统一数字化建设的功能架构和业务需求 长庆油 田数字化建设总体框架 以 “ 三端、五 系统 、三辅助 ”架构，按 照 “ 站场监控 中心一 区 域生产管理中心一采油厂一油 田公司 ”管理流程 建设。 1 ． 1 ． 1 前端 前端是油 田数字化建设 的基础 ，以基本生产 单元过程控制为核心，以站 增压点 、集气站、 转油站、联合站、净化厂／ 处理厂 为 中心辐射到 井，构成基本生产单元。 按业务流程划分为 以井、站为主的基本生产 单元 ，以作业 区为主 的生产管理单元 ，以油气集 输系统为主的厂处级管理单元。 按照地面装备小型化 、集成化、橇装化的思 路 ，研发油气井生产控制系列配套装备 ，推广应 用数字化新设备新工艺，使油气水井与场站实现 标准化 、网络化 、智能化 。 1 ． 1 ． 2中端 中端利 用 前端 采集 的实时 数据 ，以联合 站 净化厂／ 处理厂 为 中心，辐射到站 转油站 、 集气站 和外输管线 的管理为核心。包括油气集 输 、生产运行指挥 、安全环保、应 急抢险等功能 集成化的感知和预警数字化管理系统，构成为平 台、功能模块和通讯接 口三部分。 1 ． 1 - 3后端 后端 是以油气藏研究为核心的经营管理决策 支持系统 ，具有油气藏 实时监测 、动态优化和调 整功能 。为提高油气 田有 效开发决策管理水平 ， 配套了企业资源计划系统和管理信息系统。 1 ． 2统一数字化建设的数据流 油 田数字化建设 的数据流信息，根据油 田生 产管理 实际，主要涉及井 、站生产运行数据采集 与控制信 息，包括视频 、语音信息，可全部或部 分采集并选 择相关 的控制功能 。长庆 油田生产数 据流主要包括井场 、计量 问、接转站 、联合站 、 注水站、供水站等油气生产处理环节。 1 ． 2 ． 1以标准化设计为基础 ，统一生产运行数据采 集点 通 过对 超低 渗 透油 田的流 程分 析 ，优化 站 场工艺技术，统一工艺流程 、设备选 型、配套建 设标准 ，将 油 田生产运行数据采集点标准化 。形 成 了井场、增压 点、注水站 、供水站 、联合站等 数字化管理建设要求等一系列企业标准 。在建设 过程 中，统一规 范各类站场数字化装置 ，布局定 作者简介 何毅 1 9 8 2 一，男，四川南充人， 本科学历，工程 师。从事油气集输地面工程设计工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第1 期 何毅等 油气田地面工程数字化建设标准探索 4 3一 型，风格统一。 1 ． 2 ． 2模块化创新 ，标准化设计 引入 模 块 化理 论进 行 数字 化 建设 ，从 设 计 源 头统一协调各建设环节 。在模块库 中增加数字 化管理模 块。数字化管理模块紧密衔接油气 田数 字化 管理 的需求 ，统一井站监控功能和配置 。按 站场性质划分为井场 、站 厂 、区域生产管理 中心等不 同类型 的模块 ，包括站控系统、通信 设 施 、视 频 监控及 电气配 套等 内容 。根 据站 场规 模 、设计条件等 ，每一模块均进行系列化设计 ， 相应模块进行拼接 ，以缩短设计、采购、施 工的 周期，降低成本 。 1 ． 2 _ 3统一数字化设备及价格控制体系 在不断实验 、研发 的基础上 ，通过反复论证 和产品定型定价 ，形成 了统一 的数字化管理项 目 建设主要 设备定型 目录及控制价格 ，规范 了采集 内容、采集精度 、硬件接 口以及通信协议 ，涵盖 6 0 大类、1 5 0 多种产 品。 根据不 同的技术方案 、标准化设计 图纸 ，研 究数字化 设备预算 的编制方法 、定额标准和预算 成果，形成 了公司数字化管理标准造价体系 ，涵 盖了从井 场到站点的每个施工环节 。 1 _ 3统一新老油田数字化建设模式 经 过4 0 多年 的建 设 ，长 庆油 田集 输 工艺 流 程 ，形成了马岭、安塞 、靖安 、西峰 、超低渗透 等多种地面 建设模式 。每 次的工艺创新均与数字 技术的突破 密切相关 。功 图量油技术的运用 ，将 双管单量流程 简化为单管流程 ；计量工艺 由双容 积／ 翻 斗变为无线功图；自动收发球装置 的运用 ， 将传 统人工投球清蜡工艺变为 自动控制 ；R T U、 P L C、DC S自动化装置的运用，将人工采集生产数 据和记录变 为 自动采集等等 。但新老油 田数字化 建设的模式不尽相 同。 新油 田数字化建设 ，采取和产能 同步配套建 设模式 ，同时设计，同时验 收，同时投产 ，建设 新型作业区，在 电子巡井 、电子值勤 、数字化设 备 、橇装集 成设备、数据传输 、数据共享及应用 方面 ，形成了一系列技术体系。 老 油 田数 字化 建 设 ，通 过优 化 、简 化地 面 工艺流程，改变单井计量方式 ，采用 “ 关 、停、 并 、转 ”等技术手段 ，简化地面设施 ，配套数字 化建设，撤 销现行集输大 队、井 区，按照改造后 的流程 实施管理 ，优化 岗位编制 ，提高老油 田运 行效率 。 针对 新老油 田数字 化建设的不 同工艺流程 、 技术方案 的特 点，设计 了 长庆油 田产建数字化 管理标准设计图集，共辖2 9 个总分 目。 2其它油田数字化建设面临的问题 中石油 共有 1 6 个 油 气 田公 司 ，区域分 散广 阔 ，外部环 境和 自身特点鲜 明，工艺流程不同， 信息不对称 ，缺 乏相关 的数字化建设标准。因此 各油气 田建 设的思路 、标准 、投资、数据接 口、 自控水平等方面区别较大。 综合 中石油各油气 田油气生产数字化 建设现 状，有以下共性 1 油 区生 产现场信 息网络基 础薄弱 。多 数油 区远离城市 ，地处偏僻 山区、戈壁或沙漠地 带 ，可依托的社会通信 资源稀缺 ， 自建 网络投资 较大。 2 数字化覆盖率较低，建设不平衡。集团 公司 内己实现数字化的油 气井 约 占总数 的十分之 一 ，覆盖率较低 ；气井和 新建 区块数字化程度较 高，油水井和老区块数字化程度较低 。 3 缺乏统一的 自控数据标准。各油 田数字 化建设采用的设备 、技术水平参差不齐 ，数据开 放性差，集 团公司层面缺乏统一的 自控 数据命名 规范或数据字 典，容 易导致 因数据格式 不一造成 的数据交换障碍 。 4 缺 乏有 效的数据 、质量控制标 准化体 系 。生产过程 自动化系统众 多，形式各异，无法 兼容 。数据及成 果无法实现共享及规范化 ，数据 分散 、 一致性 差 、历史 数据 丢 失等质 量 问题 明 显 。 5 信息化与 自动化融合不够 。在数据利用 和服务方面 ，数据利用深度不够 ，数据分析手段 单一 ，油 田自动化 与信 息化脱节严重 ，生产 分析 优化与信息化缺乏有机结合。 在这一背景下 ，随着 中石油地面工艺 “ 六统 一 ”和 “ 十化”要求标准化设计 的深入 ，以及 一 系列 内部标准化文件 的发布 ，我们借鉴标准化工 作 的思路、方法和成 效，提 出了油气 田地面工程 数字化建设标 准，从整体架构 、采集方式、传输 方式、数据结构等多方面进行统一规划 。 3油气田地面工程数字化建设标准探索 3 ． 1 总体思路 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第1 期 何毅等 油气田地面工程数字化建设标准探索 ． ． 4 5．． 量油车等 ； 3 注入 注 水 、注 聚合 物 、三 元 、注天然 气、二氧化碳、高温蒸汽等 ； 4 油气储运 含转油、集气、增压等； 5 1 油 、气、水处理 含原油处理 、天然气处 理、水处理。 地面工程数字化建设在业务需求 方面覆盖生 产数据 实时采集 、现场故障及时诊断、生产工况 分析、设备 设施检测维护 、生产过程 实时控制等 业务活动 。业务流程涵盖 了油气 田所 有工种 ，每 个 岗位 。按照业务流程和数据流对应 的原则，我 们编制了生产运行数据采集表 ，对各类大中小型 2 4 类站场的生产运行重要参数采集与监控 要求进 行了统一。 业务 需求 的数据 ，通过 网络 传输 至R T U 或 P L C ，经 处理后发 送至生 产管 理数据库 ，通过 网络传输至油 田公司及集 团总部展示 ，并为生产 专业应用管理系统 、生产管理信息系统提供数据 支撑 ，同时为后端 的信息化等系统提供所 需的数 据 。 3 ． 4因地制宜的数字化建设模式 各油 田因地理、气候、社会 人文 、用户 需求 等诸 多因素制约 ，油气地面工程数字化系统建设 差异较大，但仍有许多共同的特点。 在油气地面工程数字化标准建设中，按照协 调和最优化 原理，为使数字化建设整体功能达到 最佳，协调 各油 田内外相关 因素间的关系，对数 字化建设 的差异性进行分析 ，我们对 工艺需求差 异性、电力供应差异性、通信业务需求差异性 、 安防设置差异性等 因素进行综合，力求综合平衡 各矛盾 ，使之达到最佳使用效果。 数据 采集 与 控制 系 统 、数据 传输 系 统应 结 合各个油气 田的特点 ，因地制宜进行建设 ，参考 油气 田地面工程数字化建设规定。 例 如对生产 区与 生活 区交错 的油 田，油 田 设备可 能被偷盗 ，应配备具有入侵监测功能 的视 频装置 ；对环境恶劣的戈壁沙漠油 田，应配备环 境适应性高 的各类传感器、 自动化设备 ，确保设 备在风沙 、高温 、极寒条件 下的可靠性 ；对水网 密集油 田，应配备必要的环境污染 水质 、空气 等 监测设备等。 3 ． 5统一自控系统设置标准 系列化 、通用化 、组合化是标准化 的重要标 志，体现 了社会化大生产的客观要求 。油气 田地 面工程数字化建设，应借鉴这一特点，根据 自然 条件、站场 规模 、工艺流程 的复杂程度、监控 点 数量 、安全及管理要求等 因素综合考虑 ，我们建 议统一大 中小型站场的控制系统设置。 表l 油气田典型站场监控系统选型推荐表 系统类型 典型站场 R T U 油井、注入井、水源井、气井、监控阀室、集油阀组间、计量站、配水 汽阀组 间等 接转站 增压点、转油站、放水站、原油脱水站、配制站、注入站 注聚站、注水站、注汽站、水处 P L C 理站 采出水、地下水、供水站、集气站、增压站、输气站、矿场油库、锅炉房等 集中处理站 联合站、原油稳定站、天然气处理厂 含H 2 S 、含c O 2 、含凝析油处理、地下储气库集注 D C S 或P L C 站、矿场储库等 井场 、阀室 、小型站场及规模较小功 能简单 的中型站场应达到无人定 岗值守、定期巡检 ，在 所属站场监控 中心集 中远程监控 ；规模较大 、功 能复杂 的中型站场和大型站场应达到在控制室少 人集中监控 。 4 结语 油气 田建设的数字化和 智能化是企业管理 的 发展趋势 。在油气 田地面工程 建设中，各种各样 的海量数据信息 ，通过 “ 五优化 、十统一 ”的标 准化工作思路和数字化研 究进行定型 ，形成一套 标准化、规范化、系列化 的设计文件 。这些标准 体系 ，在总结各油气 田地面工程标准化设计 、数 字化建设和 管理的基础上 ，结合 中国石油信 息化 建设总体规划 ，兼顾各油气 田所在地域、建设模 式 、工艺技术、管理方式等方面的差异，规 范各 油气 田地 面工程数字化建设 ，控制建设投资和运 行成本，提 升企业管理水平 ，是标准 化工作 的内 涵延伸和机制创新 ，是信息化系统之 间集成和共 享的基础 ，是建设智能化油气 田的重要抓手 。在 下一步工作 中，我们将结合现行油气生产运行的 程 序和规范 ，继续深入研 究油气 田地面工程数字 化建设标准，并通过项 目实施进行验证和完善。 收稿日期2 O l 3 - 1 0 - 1 1 ；修回日期2 0 l 3 - 1 1 ． 0 8 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m