王英 溫建筑 羅鑫

摘要：隨著油田原油含水率的持續(xù)增加，隨著外輸管道阻力的增大，導(dǎo)致輸油泵與注水泵在使用中難免會(huì)存在高能耗、低效率的問(wèn)題。為了將問(wèn)題解決，油田往往會(huì)選擇通過(guò)點(diǎn)擊變頻調(diào)速技術(shù)來(lái)替代原本的出口調(diào)節(jié)閥，以此來(lái)降低泵出口的壓力損耗，能夠達(dá)到一定的節(jié)能成效。為實(shí)現(xiàn)站控的無(wú)人值守，需要將系統(tǒng)改造成自動(dòng)控制的變頻系統(tǒng)，這需要使用PID恒壓控制，通過(guò)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)實(shí)現(xiàn)泵的恒壓控制，節(jié)約了人力資源并提高了效益。同時(shí)為提高無(wú)人值守控制的可靠性，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖控制設(shè)計(jì)，增加系統(tǒng)的冗余性，避免出現(xiàn)故障停機(jī)的狀況。

關(guān)鍵詞：油田集輸;注水系統(tǒng);變頻技術(shù)

引言

在油田開(kāi)發(fā)的工作體系當(dāng)中，油田集輸系統(tǒng)是重要的組成部分之一，集輸系統(tǒng)在油田開(kāi)發(fā)中主要負(fù)責(zé)油氣資源的收集、運(yùn)輸?shù)裙ぷ?，同時(shí)這也是油氣開(kāi)發(fā)工作過(guò)程中能耗較多的工作環(huán)節(jié)之一。通常來(lái)說(shuō)，油田集輸過(guò)程中的能耗大小會(huì)受到工藝水平的影響，因此也會(huì)對(duì)油田開(kāi)發(fā)的成本產(chǎn)生重要的影響。油氣集運(yùn)的各個(gè)環(huán)節(jié)相互影響，相互制約，這其中能耗最多的是油氣分離以及原油脫水兩個(gè)環(huán)節(jié)。在當(dāng)前我國(guó)能源需求逐漸變大的當(dāng)下，油氣開(kāi)發(fā)的需求逐漸增加，但是油氣能源開(kāi)發(fā)的能耗問(wèn)題嚴(yán)重影響到了油氣資源的開(kāi)發(fā)，因此降低油氣資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中的能耗是當(dāng)前我國(guó)油氣資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要解決的難題之一。

1在油田集輸安全管理中存在的問(wèn)題

油田相關(guān)安全管理工作沒(méi)有做到位。在當(dāng)前油田的安全管理過(guò)程中，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐摸索，已經(jīng)掌握了一定的規(guī)律，并已經(jīng)建設(shè)了比較系統(tǒng)的管理系統(tǒng)，各種安全管理制度也不斷得到完善。但是安全管理的落實(shí)情況卻不是很好，問(wèn)題依然比較多。例如在集輸動(dòng)火作業(yè)的過(guò)程中，往往需要一部分人員進(jìn)行監(jiān)督管理，但在實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中，相關(guān)人員總是不能及時(shí)到位，各個(gè)部門(mén)的工作不能得到協(xié)調(diào)開(kāi)展，各種安全工作無(wú)法得到有效的落實(shí)，對(duì)企業(yè)造成了非常不良的影響。

消防隊(duì)伍的素質(zhì)有待提高。由于集輸安全管理的特殊性，在集輸站內(nèi)需要配備一支消防隊(duì)伍，這些隊(duì)伍成員往往是企業(yè)內(nèi)部的員工，平時(shí)還承擔(dān)一定的安全管理任務(wù)。這些消防隊(duì)伍主要負(fù)責(zé)企業(yè)的防火工作，在火災(zāi)發(fā)生后的第一時(shí)間，開(kāi)展火災(zāi)的撲滅工作，并進(jìn)行相關(guān)的火情管理，在消防安全管理過(guò)程中，發(fā)揮著非常重要的作用。但從目前安全管理的實(shí)際情況上看，隊(duì)伍的編制有一定的不足，很多人員的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平不夠，很多隊(duì)員的年齡偏大，無(wú)法滿(mǎn)足開(kāi)展消防工作的相關(guān)要求。

設(shè)備老化問(wèn)題。我國(guó)的原油集輸設(shè)備同國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家還有不小的差距，存在很多超期運(yùn)行的老舊設(shè)備，個(gè)別存在著比較大的安全隱患。例如加熱爐的相關(guān)部件經(jīng)常處于高壓的運(yùn)行狀態(tài)，在實(shí)際使用過(guò)程中，容易受到周?chē)鷫簭?qiáng)和空氣濕度的影響，設(shè)備的老化速度也非常高，一旦沒(méi)有做好及時(shí)的維護(hù)工作，加熱爐就存在著發(fā)生爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，造成的損失往往是非常巨大的。

2油田集輸及注水系統(tǒng)變頻技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1注水站恒壓PID變頻控制

在采油生產(chǎn)中，油田注水作為主要的工作，常用的注水方式主要是在開(kāi)發(fā)過(guò)程之中，不斷衰減地層能量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地層能量的保護(hù)?；谖磥?lái)開(kāi)發(fā)使用，就需要按照最大的油田需求來(lái)設(shè)置注水系統(tǒng)，最好是匹配電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)。但是因?yàn)樽⑺畨毫χ饕且揽康谋贸隹陂g門(mén)手動(dòng)控制，而電動(dòng)機(jī)、泵的匹配很難處于絕佳的運(yùn)行狀態(tài)，這樣就有可能出現(xiàn)大馬拉小車(chē)的問(wèn)題，管網(wǎng)的效率相對(duì)低下，并且其電能損失也超出50%。針對(duì)采油五廠的注水站注水系統(tǒng)，還需要考慮到恒壓注水控制與節(jié)能，現(xiàn)場(chǎng)則是采用注水站恒壓變頻自控系統(tǒng)，選擇利用2臺(tái)250kW的注水電機(jī)，通過(guò)顯示設(shè)備，利用PID控制變頻器，再配合上1臺(tái)注水電機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)在于：

1.通過(guò)軟啟動(dòng)與軟停止，就可以保持平穩(wěn)的啟停，從而減少對(duì)于機(jī)械設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊，不會(huì)出現(xiàn)劇烈的流速、流量變化。2.不需要使用閥門(mén)截流，這樣也有利于水擊、汽蝕等，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)閥門(mén)、泵的維修周期與使用壽命的延長(zhǎng)。3.實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)的完善，通過(guò)需求信息平臺(tái)的搭建，有利于注水效率的提高，也能夠進(jìn)一步增強(qiáng)監(jiān)督管理，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，從而提升實(shí)際的管理水平，滿(mǎn)足效益的全面提升。

2.2加強(qiáng)油氣集輸系統(tǒng)當(dāng)中新技術(shù)的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展和進(jìn)步，現(xiàn)代信息技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在油氣集輸系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，能夠幫助技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)型和升級(jí)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用，能夠幫助集輸系統(tǒng)更加便捷高效的管理油氣集輸過(guò)程，通過(guò)對(duì)電子計(jì)算機(jī)以及現(xiàn)代化設(shè)備的應(yīng)用，能夠?qū)⒓斚到y(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)都通過(guò)大數(shù)據(jù)的形式呈現(xiàn)出來(lái)，使其變得更加直觀可靠，同時(shí)工作人員能夠根據(jù)這些信息數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)油氣集輸環(huán)節(jié)進(jìn)行針對(duì)性的改進(jìn)。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信息的采集和應(yīng)用，能夠幫助油氣集輸系統(tǒng)開(kāi)展更加有針對(duì)性的改進(jìn)，提高集輸系統(tǒng)的工作效率，降低工作過(guò)程中的能耗。在動(dòng)力系統(tǒng)方面，在油氣集輸系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用全新的變頻油水泵。能夠?qū)C(jī)泵的工作效率大幅提升，降低使用過(guò)程中的能耗，同時(shí)這項(xiàng)技術(shù)還能夠結(jié)合大數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和變頻控制技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)油氣集輸系統(tǒng)的全自動(dòng)化生產(chǎn)。同時(shí)，通過(guò)現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)集輸系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、工業(yè)化的全自動(dòng)智能控制，提升整個(gè)集輸系統(tǒng)的機(jī)械工作效率，通過(guò)對(duì)這種方式的應(yīng)用，能夠有效實(shí)現(xiàn)集輸系統(tǒng)的能耗降低，同時(shí)計(jì)算機(jī)的自動(dòng)信息化控制，能夠避免人為控制導(dǎo)致的工作過(guò)程中的誤差，提升工作質(zhì)量，這對(duì)于油氣開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)也是十分重要的。

2.3石油集輸自動(dòng)控制技術(shù)

隨著人們生活水平的提高，對(duì)石油的需求也越來(lái)越多。原有的人力傳統(tǒng)開(kāi)采模式已經(jīng)不滿(mǎn)足人們現(xiàn)今對(duì)石油上的需求，所以石油集輸站自動(dòng)化是發(fā)展的必然趨勢(shì)，在生產(chǎn)中注重對(duì)自動(dòng)化的引用，例如將舊設(shè)備中生產(chǎn)效率低的逐漸淘汰掉，用發(fā)展的角度去看問(wèn)題，利用自動(dòng)化技術(shù)，加快自動(dòng)化在石油技術(shù)站的建設(shè)進(jìn)程。在建設(shè)過(guò)程中，尤其要注意建材上的選擇，因?yàn)槭捅旧砭哂械囊恍┬再|(zhì)，所以在選擇材料上的選擇要多注意，選擇一些耐腐蝕，穩(wěn)定的材料。

2.4數(shù)據(jù)外部傳輸

現(xiàn)代化油氣田通常建立廠級(jí)監(jiān)控平臺(tái)及多種數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)，集輸處理站庫(kù)數(shù)據(jù)平臺(tái)需對(duì)外提供數(shù)據(jù)提取接口。OPC標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接口可滿(mǎn)足數(shù)據(jù)提取需求，該種方式應(yīng)用較為成熟，軟件加上OPC接口即能從OPC服務(wù)器中獲取數(shù)據(jù)，無(wú)需考慮底層細(xì)節(jié)。同時(shí)OPC技術(shù)基于DCOM，客戶(hù)程序和服務(wù)器可以分布在不同的主機(jī)上，形成網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)控系統(tǒng)。集輸處理站可選擇該種方式對(duì)外提供數(shù)據(jù)接口，僅在雙網(wǎng)卡的工程師站配置DCOM即可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制層和生產(chǎn)過(guò)程管理層、經(jīng)營(yíng)決策層的互動(dòng)集成。

結(jié)束語(yǔ)

在油田輸油泵和注水泵使用變頻器和PLC組成恒壓PID控制系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮變頻器調(diào)速和節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)以及PLC配置靈活、控制可靠和編程方便的優(yōu)點(diǎn)，不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的效果，更使整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有可靠的保證。整個(gè)系統(tǒng)采用冗余聯(lián)鎖設(shè)計(jì)，有效地提高了系統(tǒng)的可靠性，避免人工的干預(yù)。通過(guò)變頻恒壓PID系統(tǒng)的投運(yùn)，改變了過(guò)去人工調(diào)節(jié)的方式，管網(wǎng)運(yùn)行得到了合理的控制，并且提高了管網(wǎng)系統(tǒng)的壽命和安全性。

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