数字化集气站橇技术在气田地面集输工程的应用

2014-10-31

中国新技术新产品 2014年18期

（西安石油大学，陕西西安 710000）

庞欢

（西安石油大学，陕西西安 710000）

数字化集气站撬是集各采气井来气汇总系统、气水分离、排液和放空处理系统、管道清管系统、外输计量系统、自用气减压系统等于一体并进行集成数字化自动控制的新型撬装，满足原集气站所有工艺要求，通过互联网技术的运用，不仅能确保正常生产运作，且实现对现场集气站设备的远程数据采集和控制，达到现场无人值守。装置建设安装工期短，占地面积小，日处理量稳定，在苏里格气田试验及应用，极好的表现也为天然气集气站全面数字化建设打下了良好的应用基础。

集气站；气田；橇装化；自动化

前言

长庆油田苏里格气田是我国已发现并实现规模开发的最大天然气田，是我国陆上最大的天然气枢纽中心。按照总体规划，苏里格气田将会建成上万口井、上百座集气站。

随着对天然气资源需求量的加大，采气厂的建设范围也与日俱增，集气站的建设也成为采气厂建设过程中最为关键的一部分。常规集气站的建设，占地面积大，工期长，运行和维护费用高。根据原有集气站的工艺研究，和站场数字化的不断运用和改造，提出以橇装的形式代替老站建设，集气橇不仅占地面积小，而且运用了数字化自动控制，不仅提高工作效率，而且对人员的操作管理也相对简单，实现了站场无人值守。

一、项目介绍

数字化集气站橇主要包括进站区模块、自用气区模块、分离器区模块、计量外输区模块、放空分液模块、闪蒸罐区模块、污水罐区模块、清管器收发区模块，数字化集气站橇不仅具备原数字化集气站远程监视、紧急截断，远程放空的功能，还能实现生产流程自动切换。数字化集气站橇远程自控系统数据传输稳定，准确率100%，远程命令执行准确率100%。

1 装置组成

数字化集气橇是集各功能为一体的综合性能较强的橇装；其主要设备包括电动三通球阀，双筒分离闪蒸罐，电动多功能阀，气液分离器，清管阀，智能旋进流量计，电动调节阀，止回阀，电磁阀，节流截止放空阀等。在进站管汇部分，采用了自行研制的电动多功能阀，不仅可以就地手动控制，也包括了就地电动操作和远程控制，在流程上减少了其他阀门的运用。

2 工作原理

采气井来气经过电动三通多功能阀控制，调整阀门开启位置，将各干管来气集合到汇管，通过自压进入双筒式分离闪蒸罐，当需要干管放空时，也可以将电动三通多功能阀远程控制或就地控制转换到放空位置进行放空。

进入双筒式分离闪蒸罐，在分离部分通过特制内装件对来气进行气水分离，分离后气体通过电动三通阀，当需要分离气体外输增压时，则通过切换电动三通阀将直通关闭，打开通往压缩机通道，另一个三通阀则通过反方向接压缩机出口外输清管，也可以切换管线阀门进行计量外输，液体通过电动三通阀或者疏水阀排放，可以有效排放积液。

增压只需在冬季气量少的时候进行。一般情况下分离后气体可不通过压缩机直接通过清管阀外输或进行计量外输。

放空气体，分离液体通过双筒式分离闪蒸罐闪蒸部分进行处理，压缩机来液、进站管汇放空管来气、放空总管来气及各管道放空来气均进入双筒式分离闪蒸罐闪蒸部分，经过闪蒸处理后，天然气通往火炬，污水通过疏水阀控制排入污水罐。

系统自用气部分，通过采集干管管道天然气，通过减压装置减压后供站内自用。方便现场人员生活生产用气。

集气站系统还包括紧急放空系统，在压力超过定值时，自动排空，保证系统的稳定性，在检修时可通过关闭相应阀门进行检修。

3 技术特点

（1）使用三通阀，简化进站放空和进压缩机切换的流程，橇内阀门和橇体积大幅度减少；

（2）将9大功能集中成橇，结构紧凑，减少阀门数量和橇体体积，方便拉运；

（3）夏季不增压时，集气橇可独立运行；

（4）橇内统一设远程放空和安全阀泄放，确保橇体安全；

（5）橇整体保温，确保冬季平稳运行；

（6）采用新型的分离闪蒸装置，减少设备数量和尺寸；

（7）将集气部分和分离部分分开布置，单独成橇，到现场在组装在一起，既减小橇的体积，又方便拉运和现场安装。

4 数字化实现的功能

根据生产和工艺要求，数字化系统实现远程采集现场工艺参数，实现集气站橇数字化、自动化、远程监视生产状况的需要。数字化集气站橇可监控压力、流量、温度液位等数据13个，远程及自动控制阀门15个，能让集气站运行情况更详细的反馈至控制室。

集气站橇拥有CPU控制模块，变频中央控制单元负责处理所有输入信号和输出信号，包括控制信号、反馈信号、故障信号、报警信号等。它负责产生变频控制的驱动脉冲，使得驱动单元能改变电机转速，让执行机构具备很高的控制精度和良好地控制品质。采用西门子400PLC数据处理模块，带冗余，可以互补备用，精密编程，控制功能全面可靠；上位机组态界面直观明了，画面美观。

数字化集气橇九大功能：进站截断、干管远程放空、气液分离、流程切换、外输计量、清管、自用气供给、采出水闪蒸、放空分液。

二、数字化控制技术

数字化集气站橇的数据采集、控制和原生产单元的监控放到一个组态软件，方便员工统一监控。

数字化集气站橇可监控压力、流量、温度液位等数据13个，远程及自动控制阀门15个，充分将集气站运行情况更详细的反应至上位机。

数字化集气橇运行中，详细记录了各个自控阀门及远传设备的运行情况，就排污阀上位机数据与现场数据有2%的

误差外其余均准确率均为100%，且从未出现过远传故障。

三、现场应用

2011年，苏里格气田推广数字化集气站，通过对关键设施设备进行优化升级，完善了生产数据实时监测、安全远程自动控制、安防智能监控三大系统，在数字化建设中，实现了建设科技气田的想法。将气田数字化管理技术进一步延伸，提高了站场安防等级，形成了中心站少量值班人员管理多座数字化集气站的运行管理新模式。

设备在苏里格气田中应用，生产工艺流程和技术指标全部满足生产工况，试验项目自2011年10月20日在采气五厂苏东一站安装试验，安装完成后经过了多次的压力试验和远程操作调试试验，在2011年12月10日达到投运条件。经过五厂领导的多次关心协调下，在不影响生产的前提下，于2011年12月27日下午4点30投气运行。关键设备未出现任何故障，运行平稳、可靠，满足生产要求。

正式产品自2012年11月在长南18站，苏东10站等设备投产至今，通过统计各关键设备无故障工作时间及故障持续时间进行可靠性评价。数字化集气橇运行平稳，各模块、设备均未发生故障。