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        海上某平臺(tái)工藝系統(tǒng)無(wú)人化的設(shè)計(jì)

        2020-12-17 09:31:18代齊加肖宇錢勇君中海石油中國(guó)有限公司天津分公司天津300459
        化工管理 2020年34期
        關(guān)鍵詞:設(shè)置工藝設(shè)備

        代齊加 肖宇 錢勇君(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司,天津 300459)

        0 引言

        在國(guó)際油價(jià)呈斷崖式下跌的環(huán)境下,提質(zhì)降本增效是企業(yè)扭虧為盈,在危機(jī)中求生存,在逆境中謀發(fā)展的重要舉措[1]。為降低開發(fā)成本、減少人員操作及設(shè)備維修費(fèi)用,利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等手段,將海上某平臺(tái)工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)為無(wú)人化生產(chǎn)模式,在滿足該平臺(tái)安全性、合理性和可操作性的前提下,保證工藝系統(tǒng)更簡(jiǎn)單、配置更合理、設(shè)備更少、造價(jià)更低,是降低成本、增加效益的有效途徑[2]。

        1 設(shè)計(jì)原則

        某平臺(tái)采用全海式開發(fā),距離中心平臺(tái)約10km,借助附近中心平臺(tái)的工藝流程及人力資源開發(fā)生產(chǎn)。平臺(tái)工藝系統(tǒng)的設(shè)備參數(shù)及狀態(tài),經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采集后,通過(guò)光纖通信傳至中心平臺(tái)中央控制室以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通。同時(shí),該平臺(tái)可接受中心平臺(tái)中央控制室的遙控指揮,替代操作人員完成相應(yīng)的指令,隨時(shí)調(diào)整生產(chǎn)狀態(tài)[3]。在保證該平臺(tái)工藝系統(tǒng)本質(zhì)安全、符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、滿足配置需求的基礎(chǔ)上,通過(guò)簡(jiǎn)化工藝流程、減少設(shè)備數(shù)量、優(yōu)化設(shè)計(jì)思路、選用自動(dòng)化和智能化程度較高的儀表以及可靠性強(qiáng)的光纖通信等措施,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)操作可視化、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳、遠(yuǎn)傳控制,最大程度地延長(zhǎng)人員登臨平臺(tái)巡檢及維保周期。

        2 設(shè)計(jì)內(nèi)容

        平臺(tái)充分依托中心平臺(tái)以實(shí)現(xiàn)自身的無(wú)人化設(shè)計(jì),包括井產(chǎn)物流的處理、外輸、注水以及光纖通信。

        該平臺(tái)設(shè)計(jì)為1座4腿簡(jiǎn)易無(wú)人駐守平臺(tái)[4],設(shè)有生產(chǎn)計(jì)量系統(tǒng)、注水系統(tǒng)、排放系統(tǒng)。油井所產(chǎn)物流依靠電潛泵余壓通過(guò)10km的混輸海管輸送至中心平臺(tái)處理,注水則通過(guò)10km的注水海管從中心平臺(tái)輸送至該平臺(tái)。該平臺(tái)與中心平臺(tái)之間的控制系統(tǒng)通過(guò)海底光纖連接。

        2.1 工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)易化及壓力等級(jí)分界最少化

        平臺(tái)主工藝系統(tǒng)由原油和注水兩大系統(tǒng)組成。原油系統(tǒng)設(shè)備包括采油樹、多路閥、多相流量計(jì)、混輸海管,注水系統(tǒng)設(shè)備包括注水井、注水管匯、注水海管。兩大系統(tǒng)壓力等級(jí)均按照關(guān)井最大壓力設(shè)計(jì),即:整個(gè)工藝系統(tǒng)壓力等級(jí)保持一致,以提高工藝系統(tǒng)的可靠性。由于工藝系統(tǒng)采用全壓設(shè)計(jì),流程上不再設(shè)置PSV、BDV等泄放閥。

        油井所產(chǎn)物流進(jìn)入多路閥,需要計(jì)量的油井經(jīng)過(guò)多路閥計(jì)量通道與多相流量計(jì)后,與其他油井物流匯合,通過(guò)混輸海管輸送至中心平臺(tái)。中心平臺(tái)處理合格的高壓注水,通過(guò)注水海管輸送至該平臺(tái),經(jīng)注水管匯、注水井注入地層,如圖1所示。

        圖1 無(wú)人化平臺(tái)工藝系統(tǒng)圖

        2.2 排放系統(tǒng)簡(jiǎn)易化

        平臺(tái)設(shè)置有集開排、閉排、冷放空為一體的簡(jiǎn)易式排放系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由開排管匯、閉排管匯、排放罐、排放泵、冷放空管匯組成。正常生產(chǎn)時(shí),排放罐僅用于收集甲板雨水,當(dāng)達(dá)到設(shè)定的高液位時(shí),排放泵將自動(dòng)啟泵,將排放罐中的液體泵入混輸海管。

        停產(chǎn)檢修作業(yè)時(shí),排放罐將用于收集設(shè)備和管線的排放流體,待停產(chǎn)檢修作業(yè)結(jié)束后,再使用排放泵將排放流體泵入混輸海管。由于工藝系統(tǒng)正常生產(chǎn)時(shí)無(wú)連續(xù)天然氣泄放,排放罐出口設(shè)置的冷放空管匯,僅用于停產(chǎn)檢修或者設(shè)備維修作業(yè)時(shí)手動(dòng)泄放的天然氣放空,因此,冷放空管匯上不設(shè)置二氧化碳滅火系統(tǒng),如圖2所示。

        圖2 無(wú)人化平臺(tái)排放系統(tǒng)示意圖

        2.3 海底管道環(huán)路設(shè)計(jì)

        由于該平臺(tái)依托中心平臺(tái)開發(fā)生產(chǎn),根據(jù)注水海管以及混輸海管的物流方向,在注水海管入口設(shè)置清管球發(fā)射器,在混輸海管出口設(shè)置清管球接收器,清管球發(fā)射器與清管球接收器均安裝在中心平臺(tái)。

        考慮到該平臺(tái)原油具有高凝點(diǎn)、高含蠟的特點(diǎn),同時(shí)為滿足混輸海管最小輸送量及應(yīng)急置換等需求,在該平臺(tái)上設(shè)置有注水海管與混輸海管相連通的兩條環(huán)路管線,A管路用于海管通球及內(nèi)檢測(cè),B管路用于海管預(yù)熱、摻水與置換,如圖3所示?;谇骞芮虬l(fā)射器與清管球接收器的安裝位置、巧妙的環(huán)路設(shè)計(jì)以及兩條海管管徑規(guī)格的一致性,人員無(wú)需登臨該平臺(tái),使用中心平臺(tái)的高壓注水即可完成兩條海管的通球、內(nèi)檢測(cè)以及混輸海管的預(yù)熱、摻水與置換作業(yè)。

        圖3 無(wú)人化平臺(tái)海管通球、預(yù)熱、摻水及置換示意圖

        2.4 工藝系統(tǒng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳及遠(yuǎn)程控制

        無(wú)人平臺(tái)與中心平臺(tái)之間的控制系統(tǒng)如圖4所示。無(wú)人平臺(tái)設(shè)置三套控制系統(tǒng),PCS、SIS1和SIS2。PCS執(zhí)行過(guò)程控制功能,SIS1執(zhí)行ESD和FGS功能,SIS2遠(yuǎn)程執(zhí)行海管應(yīng)急置換功能。中心平臺(tái)的中央控制室設(shè)置有該平臺(tái)的遠(yuǎn)程工程師站、OPC服務(wù)器、遠(yuǎn)程SIS。

        通過(guò)海底光纖連接,同時(shí),選用穩(wěn)定性高、故障率低、維護(hù)頻率低的儀表設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了該平臺(tái)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳、監(jiān)控及遠(yuǎn)傳控制功能。無(wú)人化平臺(tái)與中心平臺(tái)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳及遠(yuǎn)傳控制在遠(yuǎn)程操作站監(jiān)控畫面上,設(shè)置有該平臺(tái)的ESD緊急關(guān)停按鈕、報(bào)警指示及遠(yuǎn)程啟停軟點(diǎn)按鈕等功能,能夠始終保持對(duì)該平臺(tái)“動(dòng)所想動(dòng)、看所想看、有險(xiǎn)即關(guān)”的良好狀態(tài)。遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)包括:所有工藝系統(tǒng)設(shè)備的壓力、溫度、液位、流量、腐蝕速率,所有關(guān)斷閥、開關(guān)閥、調(diào)節(jié)閥、井上安全閥、井下安全閥的開關(guān)狀態(tài),多路閥閥位指示及運(yùn)行狀態(tài),排放罐加熱器與排放泵啟停狀態(tài)。遠(yuǎn)程控制包括:所有關(guān)斷閥、開關(guān)閥、調(diào)節(jié)閥、井上安全閥、井下安全閥的手動(dòng)控制和復(fù)位操作,電潛泵的啟停與頻率調(diào)整,油井計(jì)量,排放泵啟停。

        圖4 無(wú)人化平臺(tái)與中心平臺(tái)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳及遠(yuǎn)傳控制示意圖

        3 結(jié)語(yǔ)

        本著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自動(dòng)智能的原則,通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)、配置,選擇可靠性強(qiáng)、維保周期長(zhǎng)的儀表設(shè)備,利用現(xiàn)代通信技術(shù),引入人工智能技術(shù),既保證了該平臺(tái)的本質(zhì)安全生產(chǎn),又降低了前期投資成本及后期維保費(fèi)用。該平臺(tái)工藝系統(tǒng)的無(wú)人化設(shè)計(jì),是低油價(jià)形勢(shì)下開發(fā)邊際油田降低成本、提升效益的有效舉措,對(duì)后期此類油田的開發(fā)建設(shè)具有較好的借鑒意義。

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