喇嘛甸油田北西块地区集中监控系统应用研究
2021-07-19李晶
李晶
大庆油田有限责任公司第六采油厂规划设计研究所
自动化集中监控系统是油田现代化管理中的重要组成部分[1],通过多种形式的联合监控实现对油田站库的管理。随着大庆油田数字化智能系统建设的发展,站场自动控制水平达到了较高的程度,具备了集中控制的条件,但受传统管理模式和管理理念的影响,依托高自动化系统的集中控制建设模式一直发展较为缓慢[2]。近两年来,开始探索使用采用集中管理、集中控制模式的建设模式。该管理模式提高了各站库多岗位的工作效率,同时降低了油田的运行成本。
1 区块建设现状
喇嘛甸油田位于大庆长垣最北端,是一个受构造控制的层状砂岩气顶油藏。目前,处于水、聚两驱并存开发阶段,建有较为完善的油、气、水、电、道路等工程,油田北西块区域内有各种已建站所共36 座,隶属大庆油田有限责任公司第六采油厂第二油矿管辖。
该区块目前共设有前线生产小队11 个,员工总数737 人,管辖各类站库29 座,计量间和配水间103 座,油水井共计1 667 口。生产小队的小队点与矿办机关办公区合并建设,前线站库未设小队综合值班室,为适应前线的生产和管理需求,仅在站内设有中心岗值班室和站外系统的巡井班。
2 集中监控系统建设
2.1 总体规划
大庆油田站场建设长期以来一直采用分岗建设、分岗管理的模式[3]。为适应数字化、智能化油田建设的需要,近年来,在采油六厂北区块站场自动控制系统中开始采取集中管理、集中控制的建设模式,对提高管理水平、降低生产成本起到了显著作用,集中管理、集中控制的建设模式将逐渐成为站场建设的主流方式[4]。集中控制模式的优越性在于:①岗位合并,减少管理人员,降低管理成本;②减少管理环节,提高管理效率;③有利于实现油田控制自动化、信息化[5];④可为未来数字化油田的建设提供可靠基础。
根据第二油矿的建设情况,共建有站库36座,其中符合岗位优化设计要求(两岗或两岗以上站库)的站共4 座,分别为喇340 转油放水站、喇400 转油放水站、喇270 转油放水站和喇十七污水、注水站。第六采油厂第二油矿联合站岗位明细如表1 所示。
表1 第二油矿联合站岗位明细Tab.1 Job list of multi-purpose station in No.2 Oil Department
为贯彻大庆油田公司关于数字化油田管理的要求,为油田大中型站场试验完善多岗合一、集中监控的管理模式提供参考依据,对第六采油厂第二油矿大型站库实施“集中监控、无人值守”的生产管理模式。通过信息技术与工业生产的融合,紧紧围绕生产运行管理,提高生产操作每个单元的自动化监测程度,保证生产持续、稳定、高效运行[6];并根据生产管理特点,按流程建立劳动组织架构,优化一线员工布局,实现优化生产管理流程、实施精细化管理的目标。集中监控系统改造完成之后,可节省岗位定员,优化岗位职责[7],各站库改造前后对比如表2 所示。
表2 第二油矿集中监控改造前后定员对比Tab.2 Staff number comparison before and after centralized monitoring and reconstruction in No.2 Oil Department
2.2 中控室建设方案
根据合岗设计、集中管理的要求,将第六采油厂第二油矿长期以来因分岗设计配套建设的化验室、配电室、值班室、小队点、巡井班等辅助性厂房与集中控制室整合建设,既起到了集中管理、集中控制的目的,又整合了辅助生产厂房,减少了占地。
2.3 变电所集中监控方案
第二油矿共有6 座变电所,分别是喇五变电所、喇七变电所、喇十一变电所、喇400 变电所、喇二变电所、喇十七变电所,由于变电所的生产管理、生产操作、数据传输等方面特殊性,在多岗位站所集中监控中对变电所统一新建中控室,实行专业化管理,即在电力大队新建变电所中控室1 座,统一管理第二油矿地区6 座变电所,预计岗位人员由目前60 人减少至20 人。
2.4 自控系统建设方案
在站内设置中央控制室和操作员站。其中各中央控制室均采用先进、可靠的单体可编程逻辑控制器(PLC)系统。该系统由处理器和相应的输入/输出(I/O)模块组成,通过对各站工艺参数的监控,保证实现工艺生产监控要求。操作员站设置2套,其中一套兼工程师站,执行系统及设备的组态/编程(离线、在线)、调试、修改、测试、装载和系统管理。操作员站可与服务器进行通信,读取数据进行画面显示、控制操作、报警响应、报表打印等,服务器具有数据采集、数据存储、记录报警、历史数据记录、网络通信管理、安全管理等功能[8]。
各站内设有交换机,信号传输到各站控制系统,上传信号遵循现场总线控制技术与工业以太网(Ethernet/IP)协议,通过各站光口交换机转换成光信号,由场区光纤环网传输到中央控制室,最终由服务器进行数据采集[9]。各站可以通过组态构成各种功能画面,借助于这些画面可以完成对生产过程监视及控制。控制系统可以实现全站参数总貌显示,包括各个回路的运转情况,正常操作值或给定值、高于或低于操作值的偏差,以及仪表工作状态[10]。
2.5 电视监控系统建设方案
由于采取集中控制,中央控制室离现场较远,为了安全、方便管理,需要设计电视监控系统,在室内及室外重点区域、站场入口、周界设置视频监控前端设备。室外监控前端设备采用红外高速球型网络摄像机,室内采用高速球型网络摄像机或枪式网络摄像机。根据站场防爆区划分,部分前端设备需采用防爆设备,防爆等级不低于ExdⅡBT4。
3 集中监控系统应用
根据以上建议方案,针对喇嘛甸油田北西块可实现集中监控的4 座站库进行改造,以实现集中监控的目的。
3.1 喇340 转油放水站
喇340 转油放水站包括转油站、污水处理站、锅炉房各1 座。1988 年投产至今,未进行过大规模的改造,仅在2002年对污水站的工艺进行了改造。
建设方案为:喇340 转油放水站的转油站、污水站和锅炉房值班室合并建设,充分利旧污水站、锅炉站已建仪表及控制系统,并按集中监控要求新设置转油岗自控仪表,其监控信号通过控制系统引入控制室,值班人员集中对全站监控。设中央控制室1 间,与其他辅助厂房合并建设。估算投资为1 087.5 万元。
3.2 喇400 转油放水站
喇400 转油放水站投产于1999 年10 月,站内共设有转油站、污水站、锅炉站、注水站、变电站等5 个岗位。主要担负原油外输、来液污水处理等任务。
建设方案为:喇400 转油放水站的转油站、污水站、锅炉站、注水站值班室合并建设,充分利旧污水站、转油站已建仪表控制系统,并按集中监控要求新建注水站、锅炉站自控系统,其监控信号通过控制系统引入新建控制室,值班人员集中对全站监控。设中央控制室1 间,与其他辅助厂房合并建设。估算投资为837.75 万元。
3.3 喇270 转油放水站
喇270 转油放水站位于北西块二区,2010 年6月竣工投产,隶属于喇二联集输系统,设有转油站和污水站各1 座。担负着喇嘛甸南部45 口抽油机和219 口螺杆泵井掺水、热洗、集输任务。
建设方案为:喇270 转油放水站的转油站、污水站值班室合并建设,其监控信号通过控制系统引入新建控制室,值班人员集中对全站监控。投资估算为579.76 万元。
3.4 喇十七污水、注水站
喇十七污水、注水站于1993 年10 月12 日建成投产,位于第六采油厂第二油矿喇二联北1 km处,与460 中转站相邻,占地面积4 000 km2。设有注水站、污水站和变电站各1 座。
建设方案为:喇十七污水站、注水站值班室合并建设,新建注水站集中控制系统1 套,其监控信号通过控制系统引入新建控制室,值班人员集中对全站监控,并设中央控制室1 间。投资估算为557.06 万元。
4 效益分析
4.1 经济效益
根据生产管理特点,集中监控系统改造完成之后,可节省岗位员工人数为:调整前岗位数量共计11 个,岗位定员共计118 人;集中监控合岗管理之后,岗位定员为65 人,优化人数53 人。按照《大庆油田有限责任公司2021 年经济评价方法及参数选取标准》中规定,生产服务及工程类项目管理费一般为2.5~3 万元/人·a,预计节省人员管理费用共计132.5~159 万元/a,人员及管理费用下降44.92%。改造前后费用对比如表3 所示。
表3 站库集中监控改造前后费用对比Tab.3 Comparison of expenses before and after centralized monitoring and reconstruction of stations and storehouses
4.2 社会效益
应用集中监控系统后,对油田生产运行提出了“精细化管理”要求,强调以管理提高生产能力。管理人员能够在控制值班室迅速完成数据采集和全面分析,并做到“人未到,故障除”,实现对设备的远程监控管理。值班人员和岗位的缩减不但能够节约费用,还从根本上实现岗位信息化操作,满足油田数字化的发展趋势。集中监控系统的建立可为安全生产和节能降耗提供强有力保障。
5 结论及建议
(1)油田老站应用集中监控系统,应充分利旧现有岗位的控制系统,并对其进行完善,针对未采用控制系统的岗位,建议新建独立控制系统,再将监控信号传送到集中监控室。
(2)喇嘛甸油田共建设有变电所23 座,应统一考虑进行集中控制、无人值守改造,并将集中监控室设立在电力大队附近。
(3)按照“集中监控、集中管理”的原则,下一步将开展北东块、北北块、南中块地区的应用研究,为喇嘛甸油田全面实现集中监控打下基础。