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        海上油氣田臺風(fēng)期間遙控生產(chǎn)系統(tǒng)的改造

        2021-01-08 18:40:57彭可偉
        天津化工 2021年3期
        關(guān)鍵詞:文昌遙控臺風(fēng)

        彭可偉

        (中海石油(中國)有限公司湛江分公司,廣東 湛江 524057)

        1 文昌油田群概況

        文昌油田群位于南海北部海域珠江口盆地西部,距離湛江約274km,距海南文昌約148km。文昌油田群目前有9個(gè)在生產(chǎn)平臺:文昌19-1A、19-1B、19-1C、15-1A、14-3A、8-3A、8-3B、13-6A井口和文昌9-2/9-3中心平臺、文昌10-3水下井口,1艘FPSO(海洋石油116)處理終端。

        文昌9-2/9-3氣田所產(chǎn)天然氣通過海底管線輸往香港終端,所產(chǎn)凝析液通過文昌8-3B→文昌8-3A→文昌14-3A→海洋石油116海管輕質(zhì)鏈路輸往海洋石油116進(jìn)行處理。

        2 改造背景

        文昌油田群所處海域,長期以來遭受臺風(fēng)天氣的困擾。在臺風(fēng)期間,當(dāng)八級大風(fēng)前沿進(jìn)入第三警戒線(紅色警戒區(qū))時(shí),根據(jù)湛江分公司協(xié)調(diào)部以往的安排,將開始撤離除留守人員之外的其他人員,油田也將開展停產(chǎn)工作,停產(chǎn)完畢后留守人員乘直升機(jī)撤離油田現(xiàn)場。每次撤臺和恢復(fù)都給油田造成72h的產(chǎn)量損失。而在一些低等級臺風(fēng)條件下(<10級)或臺風(fēng)中心在遠(yuǎn)離油田位置經(jīng)過時(shí),現(xiàn)場實(shí)際仍具備生產(chǎn)條件,但是油田群設(shè)計(jì)之初沒有考慮臺風(fēng)期間遙控生產(chǎn),因此臺風(fēng)期間只好生產(chǎn)關(guān)停。

        2014年~2018年臺風(fēng)關(guān)??倳r(shí)間676.6h,臺風(fēng)中心區(qū)域經(jīng)過油田必須停產(chǎn)的時(shí)間為238h,如采用臺風(fēng)遙控,可以至少避免436h的關(guān)停時(shí)間。如能夠爭取到這部分生產(chǎn)時(shí)間,將能有效提高油氣田的生產(chǎn)時(shí)率。

        3 可行性分析

        目前海上氣田普遍具備臺風(fēng)生產(chǎn)模式,國內(nèi)尚無以FPSO為中心的油田遠(yuǎn)程遙控生產(chǎn)實(shí)施案例[1],更無臺風(fēng)遙控生產(chǎn)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

        由于文昌14-3A一路海管所輸送原油油品較好,在停輸時(shí)不會(huì)發(fā)生凝管,因此文昌9-2/9-3平臺、文昌8-3A平臺、文昌8-3B平臺以及海洋石油116具備臺風(fēng)期間遙控生產(chǎn)的能力。其中文昌9-2/9-3平臺、海洋石油116油輪使用透平帶載生產(chǎn),文昌8-3B和文昌8-3A平臺使用臨時(shí)發(fā)電機(jī)帶載生產(chǎn)。

        海上油氣田裝置本身配置有中央控制系統(tǒng),中控系統(tǒng)包括了基本的生產(chǎn)控制系統(tǒng),生產(chǎn)關(guān)斷系統(tǒng)和火氣控制系統(tǒng),基本具備對裝置的全面監(jiān)控。要實(shí)現(xiàn)臺風(fēng)遙控生產(chǎn),油田設(shè)施只需在以下兩個(gè)方面進(jìn)行改造和完善:一是建立陸地遠(yuǎn)程控制中心和可靠的海陸控制通訊鏈路,實(shí)現(xiàn)陸地控制中心對海上現(xiàn)場的遙感遙測遙調(diào)[2]。二是根據(jù)遙控需求對海上設(shè)施進(jìn)行適應(yīng)性改造,實(shí)現(xiàn)人員撤離后在安全環(huán)?;A(chǔ)上延續(xù)生產(chǎn)和安全關(guān)停。

        4 衛(wèi)星通訊系統(tǒng)改造

        目前文昌油田群的海上生產(chǎn)設(shè)施中,文昌9-2/9-3平臺、文昌19-1A平臺設(shè)置有衛(wèi)星通訊系統(tǒng)。在臺風(fēng)遙控生產(chǎn)期間,平臺的工控網(wǎng)信號傳輸將通過衛(wèi)星系統(tǒng)與湛江基地遙控中心建立通訊聯(lián)系。文昌9-2/9-3平臺與文昌8-3B平臺之間設(shè)置有微波通訊系統(tǒng),海洋石油116和文昌19-1A平臺、文昌8-3B和文昌8-3A平臺之間設(shè)置有海底光纖通訊。

        1)改造文昌9-2/9-3平臺的衛(wèi)星通訊系統(tǒng)。包括在室外衛(wèi)星天線增加天線罩,以及增加一條對湛江基地的通訊路由,平臺及湛江基地各新增一臺衛(wèi)星MODEM,用于中控?cái)?shù)據(jù)傳輸[3],并與原有的平臺←→湛江基地的衛(wèi)星通訊路由互為備份。

        2)改造文昌19-1A平臺的衛(wèi)星通訊系統(tǒng)。包括更換BUC功放,原有MODEM需更換成與新BUC匹配的L波導(dǎo)MODEM,并增加1臺衛(wèi)星MODEM,另外對19-1A衛(wèi)星系統(tǒng)增加UPS不間斷供電,保證平臺撤臺后衛(wèi)星通訊的正常使用,兩條衛(wèi)星通訊路由用于油輪中控?cái)?shù)據(jù)傳輸,互為備份。

        改造后的通訊路由有兩路,一路為:文昌8-3A平臺(光纖)←→文昌8-3B平臺(微波)←→文昌9-2/9-3平臺(衛(wèi)星)←→湛江基地遙控中心。另一路為:海洋石油116油輪(光纖)←→文昌19-1A平臺(衛(wèi)星)←→湛江基地遙控中心。

        5 生產(chǎn)公用系統(tǒng)適應(yīng)性改造

        5.1 工藝系統(tǒng)改造

        1)文昌9-2/9-3井口至壓縮機(jī)進(jìn)口的生產(chǎn)設(shè)備均可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控生產(chǎn),而濕氣壓縮機(jī)、干氣壓縮機(jī)等無遠(yuǎn)程控制功能,需修改中控系統(tǒng)程序中與現(xiàn)場壓縮機(jī)通訊權(quán)限,實(shí)現(xiàn)從中控操作站對壓縮機(jī)進(jìn)行操作。

        2)文昌8-3B和8-3A平臺工藝系統(tǒng)無需改造,只需將平臺越站SDV閥手動(dòng)強(qiáng)制打開。因臨時(shí)發(fā)電機(jī)功率受限,兩平臺需優(yōu)先關(guān)停部分高含水、功率大的井,退出脫水系統(tǒng),降低平臺生產(chǎn)電的負(fù)荷。經(jīng)過海管水利核算,遙控生產(chǎn)期間,由于輸液量降低,各平臺的生產(chǎn)系統(tǒng)的壓力低報(bào)警值需調(diào)整[4]。

        3)海洋石油116油輪根據(jù)生產(chǎn)需求,需在輕質(zhì)一級分離器油相出口改造管線直接進(jìn)入油艙,旁通加熱器、二級分離器。油輪的生產(chǎn)系統(tǒng)需在工藝條件改變后調(diào)節(jié)達(dá)到穩(wěn)定后再撤離人員。

        5.2 公用系統(tǒng)改造

        1)增加臨時(shí)發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)程停機(jī)功能,增加臨時(shí)機(jī)補(bǔ)油流程和遠(yuǎn)程加油功能,對啟動(dòng)蓄電池進(jìn)行改造。

        2)電氣間、中控室增加溫濕度監(jiān)測功能,數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳;電池間等危險(xiǎn)房間增加壓差監(jiān)測報(bào)警功能,數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳;主開關(guān)間、應(yīng)急開關(guān)間、中控室、電池間暖通設(shè)備(空調(diào)、風(fēng)機(jī))增加遠(yuǎn)程啟動(dòng)功能。

        3)增加透平機(jī)組遠(yuǎn)程停機(jī)功能,機(jī)組滑油冷卻風(fēng)扇配電改造、輔機(jī)盤供電改造及新增蓄電池的改造。

        6 儀表控制系統(tǒng)的改造和優(yōu)化

        文昌油田群儀控系統(tǒng)包括過程控制系統(tǒng)(PCS)、應(yīng)急關(guān)斷系統(tǒng)(ESD)和火氣監(jiān)控系統(tǒng)(FGS)[5]。三套系統(tǒng)相互獨(dú)立,在管理層側(cè)共享人機(jī)界面和通信網(wǎng)絡(luò)。儀控系統(tǒng)改造工作,主要是采集新增的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)等信息,并將控制系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)和信息通過海陸通信傳輸至陸地遙控中心進(jìn)行監(jiān)控,陸地遙控中心可對海上平臺生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)實(shí)行全功能性的遙測和限制功能的遙控。

        6.1 遙控監(jiān)控和操作改造

        建立陸地遙控生產(chǎn)監(jiān)控中心,通過在陸地監(jiān)控中心設(shè)置各個(gè)平臺遠(yuǎn)程操作電腦采用遠(yuǎn)程登錄對應(yīng)平臺中控系統(tǒng)操作站的方式,遙控現(xiàn)場生產(chǎn)操作,實(shí)現(xiàn)工藝系統(tǒng)、公用系統(tǒng)提出的遙控要求。遠(yuǎn)程操作站增加ESD1、ESD2、ESD3軟按鈕,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程觸發(fā)ESD-1、2、3級關(guān)斷的功能。

        6.2 通訊中斷引發(fā)關(guān)停改造

        在臺風(fēng)生產(chǎn)模式下,通過衛(wèi)星通訊鏈路中斷10min自動(dòng)觸發(fā)ESD-3級生產(chǎn)關(guān)停,延時(shí)10min后,文昌8-3A平臺和文昌8-3B平臺觸發(fā)ESD-1級關(guān)停;文昌9-2/9-3平臺和海洋石油116的透平后潤滑開始,待透平后潤滑結(jié)束,反饋信號至中控系統(tǒng)后,中控系統(tǒng)觸發(fā)ESD-1級關(guān)停的邏輯。

        為實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通訊鏈路中斷10min自動(dòng)觸發(fā)ESD-3級生產(chǎn)關(guān)停的功能,需在陸地搭建一套PCS小系統(tǒng),通過這套系統(tǒng)CPU與平臺ESD系統(tǒng)進(jìn)行通訊,當(dāng)檢測到通訊中斷后,平臺ESD系統(tǒng)開始計(jì)時(shí),10min內(nèi)通訊恢復(fù)則計(jì)時(shí)清零,否則開始執(zhí)行ESD-3級生產(chǎn)關(guān)停,延時(shí)后再自動(dòng)觸發(fā)ESD-1級棄平臺關(guān)斷[6]。

        6.3 關(guān)斷邏輯優(yōu)化

        為了保證文昌油田群輕質(zhì)鏈路各平臺的安全生產(chǎn),需要對原來的生產(chǎn)關(guān)斷邏輯進(jìn)行優(yōu)化??傮w思路是:本平臺一級關(guān)斷信號、三級關(guān)斷信號和臨時(shí)機(jī)關(guān)停(失主電),只引起本平臺相應(yīng)關(guān)停,不給其他平臺關(guān)停信號;本平臺二級關(guān)斷信號會(huì)引起上游平臺三級關(guān)斷。

        總之,文昌油田群在實(shí)施通訊系統(tǒng)、儀控系統(tǒng)和生產(chǎn)公用系統(tǒng)的改造和優(yōu)化后,在陸地遙控測試各項(xiàng)功能正常。本年度經(jīng)歷了1次避臺。避臺期間,文昌9-2/9-3平臺和海洋石油116終端衛(wèi)星通訊系統(tǒng)正常,遙控生產(chǎn)系統(tǒng)平穩(wěn),帶來了一定的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

        1)社會(huì)效益方面,文昌9-2/9-3平臺在臺風(fēng)期間給香港平穩(wěn)供氣,確保下游用戶的正常用氣。

        2)經(jīng)濟(jì)效益方面,2020年臺風(fēng)避臺時(shí)間共計(jì)2.5d,由于油田群確保遙控生產(chǎn)成功,多產(chǎn)天然氣315×104m3,多產(chǎn)原油1997 m3。

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