吐哈油田油气集输系统的自动化控制.pdf

3 4卷第 2 2 0 1 ． 0 2 仪表电信 吐哈油田油气集输系统的自动化控制 莫兵 广西交通职业技术学院 摘要油气集输 系统是一个涵盖石油天然气收集 、储存 、粗加工等工艺的复杂综合 系统。 油气集输需根据设备原始参数 和经验进行 ，确定最终 的流程。信 号采集 系统通过在油 田井场、 集输管线等位置安装传感器等数据采集设备 ，全天候监控 目的井、计量设备 、中转联合集输 管 网等 ，并及时对所收集数据进行 处理 、编辑 ，上载至数据库 。数据 采集 系统具有综合分析 实际 生产状态、及时调控、危险行为报警等诸 多功能。为进一步减轻劳动强度 ，提 高生产效率 ，需 要在研 究现有油气集输 系统理论 的基础上 ，开发更先进的 自动化工艺，主要 包括研 究原油初 步 处理工艺，提 高处理速率和纯度 ；研 究混相分 离技 术，简化流程 ，提 高效率；研究混相运输技 术，减 少分 离次数和管线铺设 ；优化管道参数 ，提 高使 用寿命。 关键词吐哈油 田；油气集输 ；原油处理 ；自动化控制 ；流程 d o i l O ． 3 9 6 9 ／ ． i s s n ． 1 0 0 6 6 8 9 6 ． 2 0 1 5 ． 2 ． 0 1 5 1 油气集输工艺 油气集输系统是一个涵盖石油天然气收集、储 存、粗加工等工艺的复杂综合系统。油气集输系统 对油气 田开发具有重要影响，具有所经路线长、面 积分布广 、易燃易爆等特点 。 1 ． 1 高黏 原油 处理 工 艺 电加热技术是一种适用于高黏 、低产液 、低油 气 比油 田的集油工艺。对于高含蜡油田，电加热技 术是国内外各个油 田的首选 ，利用单管电加热技术 先进行集油 ，通过各个场站 ，将原油集 中到处理站 统一处理 。目前此技术在吐哈油田已应用成熟。此 外 ，在欧美国家也利用添加化学剂等方法 ，将原油 黏度降低后再进行集输。 1 ． 2 多相混输工艺 从 2 0 世纪 8 0 年代 以来 ，多相混输技术在 国际 上得到了广泛重视 ，研究和应用步伐不断加快 ，实 现了从实验性 阶段逐渐到 工业 化应 用的跨越式发 展。多相混输技术是一种将油井所产流体直接加压 输送到联合站的技术，与传统工艺相比，多相} 昆 输 技术减少了油气分离设备的投入 ，可以节约一条输 术应用到 自动化系统 当中，油田生产现场系统运行 步骤 、故障判断 、故障处理 、参数设置和调解 、操 作切换等信息数据得到及时准确的传输 ，并实现机 器设备 自动操作 ，进一步降低油田生产人工作业 量。通过软件应用和系统操作将电气自动化技术实 现 “ 横向到边 、纵向到底” ，全面覆盖整个油 田生 产系统 气管线 。将多相混输技术与电热技术相互配合 ，可 有效简化工艺流程 ，降低成本，提高油田经济效 益 。此项工艺技术采用卧式结构 ，加热桶上部安装 火筒罩 ，应用可调结构控制油水界面 ，在多相分离 包 中安装波纹板 ，在吐哈油 田的实际应用 中，分离 效果较传统技术有很大程度的提高 。 1 ． 3 高含水原油处理工艺 从井 中采出的原油一般都含有一定 比例 的水 ， 而原油含水多将会在储运环节造成 浪费 ，增加设 备 ，多耗能 ；原油 中的水多数含有盐类 ，加速了设 备 、容器和管线的腐蚀 ；在石油炼制过程 中，水和 原油一起被加热 ，水会急速汽化膨胀 ，压力上升 ， 影响炼厂正常操作和产 品质量 ，甚至会发生爆炸 。 因此外输原油前需进行脱水 ，使含水率不超过 O ． 5 ％。原油脱水成为 油 田开发过程 中一个重要 环 节 ，一直受到人们的重视。 原油脱水过程分为两个 阶段 。第一阶段主要是 利用物理脱水 ，在含水原油 中加入破乳剂 ，应用沉 降和聚结原理等待其 自行脱水。第二阶段是电化学 脱水 ，引入水平和垂直电极 ，在立式脱水器中进行 参考文献 [ 1 ] 姜桂 林．油 田 电气 自动化 监控 系统存 在 的问题及发 展趋势 【 J 1 l 油气 田地面 _ 『 程 ，2 0 1 3 ，3 2 1 1 9 2 ～ 9 3 ． [ 2 ] 汤明伟．电气自动化在油田企业的应用 硅谷 ，2 0 1 2 2 1 1 1 5 栏 目主持关梅君 一 2 8 一 { 油 气 田 地 面 工 程 h t t p ／ ／ w w w y qt dmgc c 。m 第3 4 卷第 2 期 2 0 1 5 ． 0 2 仪表电信 脱水，在高压电场的作用下油水实现分离，达到油 田对原油含水率的要求。此外，对于低黏原油，通 常应用热化学脱水技术实现原油脱水 。 2 自动化控制技术 油气集输系统是一个复杂的连续的工作系统， 油气集输需根据设备原始参数和经验进行，确定最 终的流程。例如，沉降罐的操作，需要工作人员定 期测量 ，定量放水 ，当生产 出现波动或工作人员操 作失误造成过量放水或放水不足 ，直接影响外输原 油质量。传统生产方式运行状况见表 1 。 表 1 传统生产 方式运行状况 项 目 传统操作情况 效果 沉降罐 人工定期量油，手工操作出现异常 ， 不能及时处理 净化油罐人工定期量油，手工操作工人劳动强度大 外输油量人工定期量油，手工操作操作繁琐 ， 人工报表 外输气量人工定期量油，手工操作操作繁琐 ， 人工报表 压力 、温度 人工定时抄表 不能及时发现异 常 日报 人工采集数据、填报 工作量大 ， 容易出现偏差 吐哈油 田自动化控制技术的引进 ，不仅实现了 计算机 自动控制生产作业 ，而且使所有可监控项 目 长期 、稳定保持在最佳运行状态 ，减少了人工劳动 和人为操作失误，降低了事故风险。 2 ． 1 信号采集 随着科技的高速发展，各种高精度高敏感的信 号采集仪器进人油田实际生产过程中，获得广泛应 用和好评。信号采集系统通过在油田井场、集输管 线等位置安装传感器 等数据采集设备 ，全天候监控 目的井、计量设备、中转联合集输管网等并及时对 所收集数据进行处理 、编辑 ，上载至数据库 。数据 采集系统具有综合分析实际生产状态 、及时调控 、 危险行为报警等诸多功能。 吐哈油 田目前大力引进信号采集设备 以辅助生 产 ，主要包括压力温度变送器 、电磁流量计 、热 电 阻热 电偶 、危险气体警报器等 。这些高性能的变送 器及传感器等适应性很强 ，经过改装可很好地适应 吐哈油 田的 自然及油田生产环境 ，为生产开发提供 安全保障。 2 ． 2 信号传输 为了满足油田 自动化控制 的需求 ，根据油 田实 际，信号传输系统采用有线、无线传输方式相结合 的方法，对于网络线路铺设较完善的区域，采用传 统的有线传输模式，保证数据稳定完整的传输 ； 对 于网络线路铺设欠完备 、分散存在的单井等设备， 采用无线传输模式 ，以实现最大范围的数据收集 。 2 ． 3 信号分析处理 信号分析系统是 自动化控制技术 的核心 。在油 田现场数据采集的基础上 ，要对数据进行后续的审 核、处理、上载等工作，这些数据主要包括油气井 的生产数据，以及每项生产数据对应的生产制度参 数等。数据处理的精确性直接关系到后续综合分析 的可靠性。在完成数据上载之后 ， 计算机系统自动 对数据进行实时分析和处理 ，及时发现异常数据并 发出指令进行调整 ，使生产作业长期保持安全稳定 和最优状态 。另外 ，各个生产管理部 门还可根据 自 己的需要，对中枢计算机所获得的数据进行分析汇 总 ，生成生产报表 ，辅助油 田管理者掌握即时生产 信息，方便对油田各个部门做出最优决策 。 油气集输 自动化控制系统发展迅速 ，从胜利油 田开始采用D C S自 动化控制技术之后 ，短短几年时 间，D C S 、P L C等优秀的自动化控制系统已经遍布 全国各大油 田。 自动化系统在吐哈油田的实际使用 中表现优异 ，使油 田工作人员可以通过该系统的流 程面板提高 自己的业务操作水平 ，及时掌握开发 动态 。 3 发展前景 为进一步减轻劳动强度，提高生产效率，需要 在现有油气集输系统理论的基础上 ，开发更先进 的 自动化工艺，主要包括以下几方面①原油初步处 理工艺，提高处理速率和纯度；②混相分离技术 ， 简化流程 ，提高效率 ；③混相运输技术 ，减少分离 次 数 和管 线铺 设 ；④ 优 化 管道 参 数 ，提 高使 用 寿命 。 首先 ，组建一支技术过硬的专业化 队伍必不可 少，这是成功实施油田自动化控制的基石。其次， 要简化油田各项工艺流程 ，将每个环节 、每道工序 都进行数字化编码，使其可直接上载数字信号给中 枢计算机 ，供其分析处理 。最后 ，优化 自动化控 制系统程序 ，使普通 的技术人员都可以轻松操作和 控制。 参考文献 [ 1 ] 鲍 秀华 ．油 田集输 、注水泵声场 自动化监控系统 的应用研究[ D 】 ． 杭州 浙 江大学 ，2 0 0 6 ． [ 2 ] 张建立．油气集输工艺和自控系统f J 】 ．中国石油和化工标准与 质量 ，2 0 1 2 7 g 9 8 ． [ 3 ] 田军庆 ，高辉．浅谈“ 数字油 田”的建立[ J 】 ．油气 田地面工 程 ，2 0 0 2 ，2 1 4 1 3 3 - 1 3 4 ． [ 4 ] 孙建平．自动化控制系统在油气集输系统的应用fJ ] _数字石油 和化 工 ，2 0 0 7 9 5 5 5 7 ． 栏 目主持关梅君 , l t l tE I I B h t t p ／ ／ wwW． y q t d mg c _ C 。 m 一2 9