吐哈油田油气集输系统的自动化控制

2015-02-15广西交通职业技术学院

油气田地面工程 2015年2期

广西交通职业技术学院

吐哈油田油气集输系统的自动化控制

莫兵广西交通职业技术学院

油气集输系统是一个涵盖石油天然气收集、储存、粗加工等工艺的复杂综合系统。油气集输需根据设备原始参数和经验进行，确定最终的流程。信号采集系统通过在油田井场、集输管线等位置安装传感器等数据采集设备，全天候监控目的井、计量设备、中转联合集输管网等，并及时对所收集数据进行处理、编辑，上载至数据库。数据采集系统具有综合分析实际生产状态、及时调控、危险行为报警等诸多功能。为进一步减轻劳动强度，提高生产效率，需要在研究现有油气集输系统理论的基础上，开发更先进的自动化工艺，主要包括研究原油初步处理工艺，提高处理速率和纯度；研究混相分离技术，简化流程，提高效率；研究混相运输技术，减少分离次数和管线铺设；优化管道参数，提高使用寿命。

吐哈油田；油气集输；原油处理；自动化控制；流程

1 油气集输工艺

油气集输系统是一个涵盖石油天然气收集、储存、粗加工等工艺的复杂综合系统。油气集输系统对油气田开发具有重要影响，具有所经路线长、面积分布广、易燃易爆等特点[1]。

1.1高黏原油处理工艺

电加热技术是一种适用于高黏、低产液、低油气比油田的集油工艺。对于高含蜡油田，电加热技术是国内外各个油田的首选，利用单管电加热技术先进行集油，通过各个场站，将原油集中到处理站统一处理。目前此技术在吐哈油田已应用成熟。此外，在欧美国家也利用添加化学剂等方法，将原油黏度降低后再进行集输。

1.2多相混输工艺

从20世纪80年代以来，多相混输技术在国际上得到了广泛重视，研究和应用步伐不断加快，实现了从实验性阶段逐渐到工业化应用的跨越式发展。多相混输技术是一种将油井所产流体直接加压输送到联合站的技术，与传统工艺相比，多相混输技术减少了油气分离设备的投入，可以节约一条输气管线。将多相混输技术与电热技术相互配合，可有效简化工艺流程，降低成本，提高油田经济效益。此项工艺技术采用卧式结构，加热桶上部安装火筒罩，应用可调结构控制油水界面，在多相分离包中安装波纹板，在吐哈油田的实际应用中，分离效果较传统技术有很大程度的提高[2]。

1.3高含水原油处理工艺

从井中采出的原油一般都含有一定比例的水，而原油含水多将会在储运环节造成浪费，增加设备，多耗能；原油中的水多数含有盐类，加速了设备、容器和管线的腐蚀；在石油炼制过程中，水和原油一起被加热，水会急速汽化膨胀，压力上升，影响炼厂正常操作和产品质量，甚至会发生爆炸。因此外输原油前需进行脱水，使含水率不超过0.5%。原油脱水成为油田开发过程中一个重要环节，一直受到人们的重视。

原油脱水过程分为两个阶段。第一阶段主要是利用物理脱水，在含水原油中加入破乳剂，应用沉降和聚结原理等待其自行脱水。第二阶段是电化学脱水，引入水平和垂直电极，在立式脱水器中进行脱水，在高压电场的作用下油水实现分离，达到油田对原油含水率的要求。此外，对于低黏原油，通常应用热化学脱水技术实现原油脱水。

2 自动化控制技术

油气集输系统是一个复杂的连续的工作系统，油气集输需根据设备原始参数和经验进行，确定最终的流程。例如，沉降罐的操作，需要工作人员定期测量，定量放水，当生产出现波动或工作人员操作失误造成过量放水或放水不足，直接影响外输原油质量。传统生产方式运行状况见表1。

表1 传统生产方式运行状况

吐哈油田自动化控制技术的引进，不仅实现了计算机自动控制生产作业，而且使所有可监控项目长期、稳定保持在最佳运行状态，减少了人工劳动和人为操作失误，降低了事故风险。

2.1信号采集

随着科技的高速发展，各种高精度高敏感的信号采集仪器进入油田实际生产过程中，获得广泛应用和好评。信号采集系统通过在油田井场、集输管线等位置安装传感器等数据采集设备，全天候监控目的井、计量设备、中转联合集输管网等并及时对所收集数据进行处理、编辑，上载至数据库。数据采集系统具有综合分析实际生产状态、及时调控、危险行为报警等诸多功能。

吐哈油田目前大力引进信号采集设备以辅助生产，主要包括压力温度变送器、电磁流量计、热电阻热电偶、危险气体警报器等。这些高性能的变送器及传感器等适应性很强，经过改装可很好地适应吐哈油田的自然及油田生产环境，为生产开发提供安全保障。

2.2信号传输

为了满足油田自动化控制的需求，根据油田实际，信号传输系统采用有线、无线传输方式相结合的方法，对于网络线路铺设较完善的区域，采用传统的有线传输模式，保证数据稳定完整的传输；对于网络线路铺设欠完备、分散存在的单井等设备，采用无线传输模式，以实现最大范围的数据收集。

2.3信号分析处理

信号分析系统是自动化控制技术的核心。在油田现场数据采集的基础上，要对数据进行后续的审核、处理、上载等工作，这些数据主要包括油气井的生产数据，以及每项生产数据对应的生产制度参数等。数据处理的精确性直接关系到后续综合分析的可靠性。在完成数据上载之后，计算机系统自动对数据进行实时分析和处理，及时发现异常数据并发出指令进行调整，使生产作业长期保持安全稳定和最优状态。另外，各个生产管理部门还可根据自己的需要，对中枢计算机所获得的数据进行分析汇总，生成生产报表，辅助油田管理者掌握即时生产信息，方便对油田各个部门做出最优决策[3]。

油气集输自动化控制系统发展迅速，从胜利油田开始采用DCS自动化控制技术之后，短短几年时间，DCS、PLC等优秀的自动化控制系统已经遍布全国各大油田。自动化系统在吐哈油田的实际使用中表现优异，使油田工作人员可以通过该系统的流程面板提高自己的业务操作水平，及时掌握开发动态。