高江 王軍鋒

（1.長慶油田分公司第七采油廠 2.西北化工研究院）

數(shù)字化變頻輸油在長慶油田的應用及優(yōu)化

高江1王軍鋒2

（1.長慶油田分公司第七采油廠 2.西北化工研究院）

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，數(shù)字化變頻輸油在油田中被廣泛使用，通過研究應用數(shù)字化變頻輸油技術，實現(xiàn)了油田變頻輸油的數(shù)字化和自動化控制，不僅解決了部分站點產(chǎn)油、輸油的不穩(wěn)定性，而且提高了工作效率和減少了安全事故的發(fā)生，為未來數(shù)字化變頻輸油技術在油田中的改造提供參考。

數(shù)字化；變頻輸油；應用；優(yōu)化

長慶油田是我國第一大油氣田，勘探區(qū)域主要在陜甘寧盆地，總面積有37萬km2，目前油氣田的數(shù)量有22個，油田數(shù)量占19個。2012年，長慶油田原油總產(chǎn)量達到2261萬t，天然氣總產(chǎn)量有286億m3，成為我國第一大油氣田。

1 變頻輸油系統(tǒng)組成及工作原理

1.1 變頻輸油系統(tǒng)

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，數(shù)字化變頻輸油在油田中被廣泛使用，變頻輸油主要的系統(tǒng)組成包括：①變頻器；②PLC；③工控機；④緩沖罐；⑤輸油泵；⑥磁翻板液位計。

1.2 變頻輸油工作原理

變頻輸油系統(tǒng)原理主要是由分變頻器、站控控制、液位控制、定頻控制以及變頻連續(xù)輸油五部分組成。變頻輸油的工作原理：①變頻器開始發(fā)揮作用，首先把交流電變成直流電，變頻器按照控制信號的要求，然后在輸出改變頻率的交流電，最后流過電機，改變電機的輸出功率，來實現(xiàn)變頻輸油的目的。②站控控制發(fā)揮作用，員工利用計算機控制變頻器以及結合其觀察緩沖罐的液位，給輸油泵發(fā)出啟停的指令，實現(xiàn)長慶油田輸油的數(shù)字化和自動化。③液位控制發(fā)揮作用，由于PLC數(shù)字化控制器可以測量緩沖罐的液位，如果液位值超過了規(guī)定的數(shù)值時，這個時候PLC數(shù)字化控制器開始工作，會給變頻器傳達運作指令，實現(xiàn)的自動化輸油，如果液位值低于規(guī)定的數(shù)值時，PLC數(shù)字化控制器就傳達停止的指令，變頻器就停止運作，以達到停止輸油的目的。④定頻控制發(fā)揮作用，這個環(huán)節(jié)是在站控控制輸油的基礎上進行的，站點員工根據(jù)產(chǎn)進油量以及排出油量來給輸油泵設定一定的頻率，實現(xiàn)原油的進出平衡。⑤變頻連續(xù)輸油發(fā)揮作用，在④的基礎上增加計算機PID控制系統(tǒng)，以緩沖罐液位為參考對象，根據(jù)液位傳感器檢測出緩沖罐液位高度作為反饋信號，然后傳送給站內PLC控制器，最后PLC將信號處理后傳遞給站內上位機（直接發(fā)出控制命令的計算機），上位機PID控制系統(tǒng)就馬上發(fā)出調節(jié)指令，控制電機的轉速，來保持外輸流量的恒定。

2 變頻輸油系統(tǒng)現(xiàn)場應用及優(yōu)化建議

就目前而言，長慶油田數(shù)字化變頻輸油已經(jīng)在150多個改造站點應用，變頻器應用的站點也有150座，其中有100座實現(xiàn)站控控制輸油，20座實現(xiàn)了定頻控制輸油，20座實現(xiàn)了液位控制輸油，10座實現(xiàn)了變頻連續(xù)密閉輸油。

2.1 變頻輸油現(xiàn)場應用

變頻輸油現(xiàn)場應用主要可以分為站控控制輸油應用、定頻控制輸油應用、液位控制輸油應用以及變頻連續(xù)輸油應用等。

（1）站控控制輸油應用：目前，長慶油田主要使用站控控制輸油模式，所謂站控控制輸油就是遠程控制輸油，長慶已經(jīng)有100座站點實現(xiàn)了遠程控制輸油，由于遠程控制輸油的使用，大大節(jié)省了站點員工的工作時間，降低了機械傷害和漏液傷害的風險。

（2）定頻控制輸油應用：目前，長慶油田已經(jīng)設置了20座定頻輸油站點，定頻輸油即是設定一個頻率讓輸油泵的油量進出平衡，但是這一模式存在一定的弊端，比如如果原油溫度過高很容易造成緩沖罐壓力過低，使外輸泵空轉，從燒壞泵機。其次，長慶油田屬于超低滲油區(qū)，油井產(chǎn)量波動變化比較大，定頻控制輸油對其作用不大。

（3）液位控制輸油應用：液位控制輸油實行的高低液位控制輸油模式，也就是說高液位的時候輸油泵就啟泵，低液位的時候輸油泵就停泵，目前長慶有20座站點實現(xiàn)了該模式，由于這一模式的應用，不僅優(yōu)化了技術工藝流程和減少了工作量，而且降低了原油的生產(chǎn)成本。

（4）變頻連續(xù)輸油應用：長慶油田目前設置了10座變頻連續(xù)輸油站點，變頻連續(xù)輸油的工作原理：一方面對工控機PID控制系統(tǒng)完善，另一方面對外輸壓力和輸油泵排量監(jiān)測，從而直接了解外輸管線的運作狀況，來實現(xiàn)變頻連續(xù)輸油的目的，為未來輸油系統(tǒng)數(shù)字化改造的展開打下基礎。

2.2 優(yōu)化建議

一方面由于站點日處理油量比較少和外輸泵排量大，不能實現(xiàn)變頻連續(xù)輸油，所以要對部分站點實行對離心泵的降級、減排的計劃，從而實現(xiàn)連續(xù)輸油的目的，另一方面要對數(shù)字化增壓橇進行流程切換，改變目前高液位啟泵和低液位停泵運行模式，實行冬季加熱增壓、夏季不加熱降壓模式，實現(xiàn)變頻連續(xù)輸油。

3 結語

本文主要講述了數(shù)字化變頻輸油技術在油田中的應用以及優(yōu)化建議，重點介紹了變頻輸油的原理，其主要是通過控制輸油泵的頻率的變化來調節(jié)電機的轉速，控制原油的進出平衡。這一技術的運用改善了技術工藝和減少節(jié)能損耗，降低了操作成本和用工數(shù)量，最大程度上提高了效率，也有利于環(huán)境的保護。

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1004-7344（2016）04-0308-01

2016-1-25