油田集输及注水系统变频技术的研究

王英 温建筑 罗鑫

摘要：随着油田原油含水率的持续增加，随着外输管道阻力的增大，导致输油泵与注水泵在使用中难免会存在高能耗、低效率的问题。为了将问题解决，油田往往会选择通过点击变频调速技术来替代原本的出口调节阀，以此来降低泵出口的压力损耗，能够达到一定的节能成效。为实现站控的无人值守，需要将系统改造成自动控制的变频系统，这需要使用PID恒压控制，通过调整电机转速自动实现泵的恒压控制，节约了人力资源并提高了效益。同时为提高无人值守控制的可靠性，需要对系统进行联锁控制设计，增加系统的冗余性，避免出现故障停机的状况。

关键词：油田集输;注水系统;变频技术

引言

在油田开发的工作体系当中，油田集输系统是重要的组成部分之一，集输系统在油田开发中主要负责油气资源的收集、运输等工作，同时这也是油气开发工作过程中能耗较多的工作环节之一。通常来说，油田集输过程中的能耗大小会受到工艺水平的影响，因此也会对油田开发的成本产生重要的影响。油气集运的各个环节相互影响，相互制约，这其中能耗最多的是油气分离以及原油脱水两个环节。在当前我国能源需求逐渐变大的当下，油气开发的需求逐渐增加，但是油气能源开发的能耗问题严重影响到了油气资源的开发，因此降低油气资源开发过程中的能耗是当前我国油气资源开发过程中需要解决的难题之一。

1在油田集输安全管理中存在的问题

油田相关安全管理工作没有做到位。在当前油田的安全管理過程中，经过多年的实践摸索，已经掌握了一定的规律，并已经建设了比较系统的管理系统，各种安全管理制度也不断得到完善。但是安全管理的落实情况却不是很好，问题依然比较多。例如在集输动火作业的过程中，往往需要一部分人员进行监督管理，但在实际执行过程中，相关人员总是不能及时到位，各个部门的工作不能得到协调开展，各种安全工作无法得到有效的落实，对企业造成了非常不良的影响。

消防队伍的素质有待提高。由于集输安全管理的特殊性，在集输站内需要配备一支消防队伍，这些队伍成员往往是企业内部的员工，平时还承担一定的安全管理任务。这些消防队伍主要负责企业的防火工作，在火灾发生后的第一时间，开展火灾的扑灭工作，并进行相关的火情管理，在消防安全管理过程中，发挥着非常重要的作用。但从目前安全管理的实际情况上看，队伍的编制有一定的不足，很多人员的专业技术水平不够，很多队员的年龄偏大，无法满足开展消防工作的相关要求。

设备老化问题。我国的原油集输设备同国外发达国家还有不小的差距，存在很多超期运行的老旧设备，个别存在着比较大的安全隐患。例如加热炉的相关部件经常处于高压的运行状态，在实际使用过程中，容易受到周围压强和空气湿度的影响，设备的老化速度也非常高，一旦没有做好及时的维护工作，加热炉就存在着发生爆炸的风险，造成的损失往往是非常巨大的。

2油田集输及注水系统变频技术的应用要点

2.1注水站恒压PID变频控制

在采油生产中，油田注水作为主要的工作，常用的注水方式主要是在开发过程之中，不断衰减地层能量，从而实现对地层能量的保护。基于未来开发使用，就需要按照最大的油田需求来设置注水系统，最好是匹配电动机的设计。但是因为注水压力主要是依靠的泵出口间门手动控制，而电动机、泵的匹配很难处于绝佳的运行状态，这样就有可能出现大马拉小车的问题，管网的效率相对低下，并且其电能损失也超出50%。针对采油五厂的注水站注水系统，还需要考虑到恒压注水控制与节能，现场则是采用注水站恒压变频自控系统，选择利用2台250kW的注水电机，通过显示设备，利用PID控制变频器，再配合上1台注水电机，其优点在于：

1.通过软启动与软停止，就可以保持平稳的启停，从而减少对于机械设备和电网的冲击，不会出现剧烈的流速、流量变化。2.不需要使用阀门截流，这样也有利于水击、汽蚀等，同时还可以实现阀门、泵的维修周期与使用寿命的延长。3.实现自动控制系统的完善，通过需求信息平台的搭建，有利于注水效率的提高，也能够进一步增强监督管理，降低劳动强度，从而提升实际的管理水平，满足效益的全面提升。

2.2加强油气集输系统当中新技术的应用

随着现代科技的发展和进步，现代信息技术获得了飞速的发展，在油气集输系统当中应用现代信息技术，能够帮助技术系统进行转型和升级。通过对现代信息技术的应用，能够帮助集输系统更加便捷高效的管理油气集输过程，通过对电子计算机以及现代化设备的应用，能够将集输系统的各个环节都通过大数据的形式呈现出来，使其变得更加直观可靠，同时工作人员能够根据这些信息数据来对油气集输环节进行针对性的改进。通过对数据信息的采集和应用，能够帮助油气集输系统开展更加有针对性的改进，提高集输系统的工作效率，降低工作过程中的能耗。在动力系统方面，在油气集输系统当中应用全新的变频油水泵。能够将机泵的工作效率大幅提升，降低使用过程中的能耗，同时这项技术还能够结合大数据的动态监测和变频控制技术相结合，能够实现油气集输系统的全自动化生产。同时，通过现代信息技术的应用，能够实现整个集输系统的动态、工业化的全自动智能控制，提升整个集输系统的机械工作效率，通过对这种方式的应用，能够有效实现集输系统的能耗降低，同时计算机的自动信息化控制，能够避免人为控制导致的工作过程中的误差，提升工作质量，这对于油气开发来说也是十分重要的。

2.3石油集输自动控制技术

随着人们生活水平的提高，对石油的需求也越来越多。原有的人力传统开采模式已经不满足人们现今对石油上的需求，所以石油集输站自动化是发展的必然趋势，在生产中注重对自动化的引用，例如将旧设备中生产效率低的逐渐淘汰掉，用发展的角度去看问题，利用自动化技术，加快自动化在石油技术站的建设进程。在建设过程中，尤其要注意建材上的选择，因为石油本身具有的一些性质，所以在选择材料上的选择要多注意，选择一些耐腐蚀，稳定的材料。

2.4数据外部传输

现代化油气田通常建立厂级监控平台及多种数据应用系统，集输处理站库数据平台需对外提供数据提取接口。OPC标准协议接口可满足数据提取需求，该种方式应用较为成熟，软件加上OPC接口即能从OPC服务器中获取数据，无需考虑底层细节。同时OPC技术基于DCOM，客户程序和服务器可以分布在不同的主机上，形成网络化的监控系统。集输处理站可选择该种方式对外提供数据接口，仅在双网卡的工程师站配置DCOM即可实现现场控制层和生产过程管理层、经营决策层的互动集成。

结束语

在油田输油泵和注水泵使用变频器和PLC组成恒压PID控制系统能够充分发挥变频器调速和节能的优点以及PLC配置灵活、控制可靠和编程方便的优点，不仅实现了节能的效果，更使整个系统的稳定性有可靠的保证。整个系统采用冗余联锁设计，有效地提高了系统的可靠性，避免人工的干预。通过变频恒压PID系统的投运，改变了过去人工调节的方式，管网运行得到了合理的控制，并且提高了管网系统的寿命和安全性。

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