油气储运工程自动化技术的应用

张 晨，张生贵，肖 刚，祁明业

（1.克拉玛依职业技术学院，新疆 克拉玛依 834000；2.新疆新捷股份有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000；3.中国石油新疆油田油气储运分公司，新疆 克拉玛依 834000）

油气储运工程是石油天然气行业中不可或缺的环节，涉及储油罐、管道、码头等设施，以及油气进出口、储运过程中的各个环节。在传统的油气储运工程中，人工操作占主导地位，存在着效率低、风险高等问题。油气储运工程涉及的领域多样、环节复杂，并且油气储运工程的质量与国民经济发展程度紧密相关，而自动化技术在油气储运工程中的应用，能够从根本上提升工程质量和效率。

1 自动化技术在油气储运工程中应用的意义

1.1 加深生产认知

将自动化技术应用来油气储运工程中，可以为油气储运工程创造新的发展机遇。在油气企业生产部门日常活动中，应用自动化技术能够加深生产能力认识，在此基础上协助生产部门制定符合实际发展需求的油气储运计划，确保油气储运工程向科学合理、稳定健康的方向发展，从根本上强化企业产能。

1.2 强化监管力度

油气储运工程中应用自动化技术，可以协助油气企业质检部门强化监管工作力度，具体表现在对油气质量的自动化监督，实现了监督的连续性、安全性，确保通过对大量数据的分析，及时发现并解决潜在问题，继而提高油气开采效率，强化油气储运工程的监管力度。

1.3 提升安全水平

自动化技术的应用，可以实时油气储运设备运行过程中各项参数，如油气流量、压力、温度等。在油气储运中应用自动化技术，可以实现对油库生产、相关重要工作区域的全面监控管理，自动化控制系统通过实时完成数据采集、数据可视化分析与处理，及时发现潜在的油气储运设备故障与安全生产隐患，协助安全部门强化工作力度，降低维修成本[1]。

2 自动化技术系统分析

2.1 应用范围

油气储运工作的主要任务是对原油的集输、部分地区储存或开发的原油进行运输储存。现阶段自动化技术在油气储运的应用范围，主要集中在原油脱水、原油集输、原油稳定、污水处理。

现阶段部分油厂通过建立集成的自动化控制体系，可以实现原油分水器自动控制、污水处理自动控制、加热系统自动控制。为了进一步提升油气储运的信息化水平，在集成系统中还应用了现代计算机网络技术。通过对数据信息自动化采集，组成信息发布系统，同时还能够自动生成数据报表，实现对油气储运生产成本管理和办公系统的信息自动化控制。

2.2 组成部分

现阶段我国大部分采油厂已经初步实现了集成的油气储运自动化信息系统，主要由决策层、数据层、监控层、现场层组成，各层级之间以网络为介质、以自动化技术为驱动实现信息的动态交流[2]。决策层主要由油厂生产指挥、分析决策系统组成，作为自动化系统组成中的技术领袖，决策层主要通过统计和分析生产数据的形式，根据结果制定正确决策，更加科学完成对系统的指挥，继而完成生产任务；数据层的主要作用是为数据集中传输提供场所，自动化系统利用数据层将集输站现场所检测到的系统参数与数据信息集合起来，同时，将系统数据通过存储和分类的方式进行科学整合。

为了合力应对自动化系统的运行要求，可以通过正确的决策制定方式为生产提供第一手科学依据；监控层是自动化系统进行现场控制、各集输站库现场控制的中心环节，主要工作任务在于针对不同集输站库数据予以采集和调整、控制，同时完成针对油气储运工程的数据报送要求，针对性梳理和储存数据，对系统故障点进行预警提醒；由于现场层覆盖范围大，因此包含的内容较多，包括加热炉控制、污水处理、油气外输、灌区监测、油气分离控制、管道实时监控。

3 自动化技术在油气储运工程的应用

3.1 在设备运行中的应用

油气储运工程需要泵类设备的支持，因此泵类设备的运行效率与储运设备单位消耗直接相关。运用能耗计量仪表可以实现对大型外输泵运行效率的自动化监控，配合泵进出口压力与流量量化泵输出有用功，并且现场二次仪表可以把采集参数数据传输到中央处理器当中，由处理器计算获得泵的运行实效，技术人员通过分析实时泵效变化情况，根据分析结果寻找出泵效率变化的原因，并且在实际应用过程得知了原因，过滤器的损耗、出口阀组节流、原油温度与黏度，在此基础上对电机运行进行调整，可以将泵的运行效率维持在70%，这表明一台220 kW 的外输泵每年度能节约20 000 kWh 的电能。油气储运中使用的加热炉会消耗大量的燃料，在加热炉中应用自动化技术可以取代原有人工控制火力的方式，实现火力大小的自动控制，由此实现对加热炉安全检测的连锁保护、对能耗参数的计量。在此基础上对采集到的数据累计计算，从而得出加热炉实时能耗[3]。

3.2 在原油脱水中的应用

现阶段油气企业的油气已经实现了系统化生产，而原油脱水则是油气生产过程中的重要环节，原油脱水的生产质量直接关系到油气储运工程的整体性质量。应用分水器作为脱水装置进行原油脱水，需要在保障脱水器正常安全运行的基础上，结合油气储运工程的实际生产情况，逐渐提升原油脱水效率，避免因为脱水操作不规范、不合理，造成进液不稳定等问题。油气储运工程中，设备的故障发生率与不恰当的干预措施有关，造成大量水分等异常的情况时有发生，将严重影响油气储运工程原油的整体质量，因此应当强化对油气储运工程运行设备的检验与调试。在原油脱水过程中应用自动化技术，不仅能够实现对油气储运设备的自动化检验、调试，还能确保原油在脱水处理后达到水分清理的标准。自动化技术在原油脱水当中的应用，能够有效提升原油脱水效率，通过对高效设备的改造，实现了原油脱水技术的革新，为油气产品的品质提升提供有效的参数数据调整依据与充足保障，显著降低原油经过脱水处理后的含水量。

3.3 在参数调整中的应用

输送管道的输送量决定了油气储运工程的安全性，若输送管道的输量下降到一定程度，此时进站油温将会小于安全极限。为全面确保输送管道的安全、平稳运行，需要配合使用自动化加热设备，结合正输与反输管道交互运行，而此时会增加能源消耗[4]。原油改性后的凝点会下降，相应的管道输送对原油的最低进站温度要求也会下降，由此进一步降低了加热设备所消耗的成本。

部分管道处于高温条件下满足了温度条件，因此可以停止自动化加热炉工作，由此可以保障易凝高黏原油常温输送，有效降低了加热成本消耗。相应的管道运行的弹性、安全性也得到提升，这种方式适用于沙漠、海上铺设油气储运管道。

现阶段我国依然坚持使用含蜡原油管道，为避免含蜡原油管道蜡沉积、内壁结蜡，因此无法免除中途加热，而为了取代加热炉降低成本消耗，在管道中途加热中运用全自动化热裂解、分子筛裂解等技术，可以将原油中蜡的碳链断裂以降低管道中的蜡含量，也可以降低高碳数蜡中的碳含量，使其成为低碳数蜡。从管道输送的角度出发，油气储运输送技术自动化应用依然存在一定的经济障碍。因此自动化技术在油气储运工程中的应用，需要综合考虑原油流动性差、输送距离长等一系列原因，需要从整体角度出发，设计自动化技术经济化应用方案，从而追求最高的综合效益。

3.4 在设备运行中的应用

随着自动化技术的快速发展，泵类设备的运用效率不断提升。通过运用自动化技术，可以利用自动化控制系统分布化设置泵站排口流量计、液位变送器与泵类设备控制柜等关键设备，以此实时采集泵类设备的运行数据，便于将设备运行数据统一汇总至油气储运自动化控制系统平台，实现对设备运行过程中液位情况、电磁阀、泵类设备运行状态，以及电压、电流、排污、泵类设备管道压力及设备供电状态等的实时状态监测，及时发现并解决运行过程中的问题，避免设备运行过程中出现损坏，增加运维成本。

3.5 在监控中的应用

油气储运工程通常拥有较长的工期，导致产生的报表内容繁多，相应的监控范围也就更大。油气储运工程的监控系统主要用在监测不同设备运行，主要由监控控制中心与监控运行设备组成，其中，监控控制中心负责对监控运行设备进行数据采集与分析，及时报出预警信息，监控运行设备主要涉及视频监控、温度检测、震动监督与测定等。只有不断优化、分析油气储运过程中生成的数据报表，才可以确保制定的一系列策略、实施的一系列方法具有可用性、科学性，最终保证监控的有效性。因此，在油气储运工程中，自动化技术在监控过程中，可以充分释放出实时监控、集中管理与数字化控制作用，依靠自动化、数据化的监控应用，进一步提升油气储运工程效率。

4 油气储运工程自动化技术应用优化

4.1 在设备运行应用的优化

在油气储运工程中，操作人员可以增强油气集输处理工作的技术操作能力，进一步加强对设备运行数据的管理和调整，以提高设备的运行效率。可以通过自动化技术加强对泵类设备的管理。油气储运工程与油气输送泵等泵类设备的支持密不可分，作为油气储运生产过程中常用的特殊设备，泵类设备已经成为当前油气储运工程最为重要的能量来源之一。油气储运工程项目需要根据不同场合选用不同类型的泵类设备，在泵类设备中使用计算机技术、互联网技术与自动化技术，可以通过便携式能量消耗监测仪（elcontrol energy）等设备，对泵类设备的实际能耗进行统计，从而确保油气储运工程的正常运作。

4.2 在监管应用的优化

在油气储运过程中运用自动化技术，能够加强对长输管道运行状态的监管，优化长输管道工艺参数的调节过程，促使油气储运更加安全高效。在油气储运工程中，大部分输送原油管道面临热量散失这一实际问题，因此，在自动化技术的运用中，可以通过泵站提供的充足压力，加热站提供的热能，将长输管道的流量控制在较为合理的范围内，实现对燃油料的节约，充分保障长输管道的管输效率，对长输管道首、末端压力与温度，及长距离输送压力流程等相关参数予以控制与优化，将输油泵站中的原油流量控制在较为稳定的范围内，有效控制原油黏度。通过运用网络技术，能够实时传送数据参数，使工作人员能够合理控制油气运输的环节，提高油气储运的效率。

4.3 在参数调整应用优化

自动化技术在油气储运过程中的应用，能够促使油气储运效率得到不断提升。在实际观察过程中不难发现，油气储运系统的散热损失在整个系统中的能量散失占比较高，严重影响油气黏度，并且油气黏度大小与储运温度控制间存在较为微妙的变化关系。因此，通过在油气储运工程中深入运用自动化技术，可以协同先进的油气储运检测仪器，形成第一手设备故障检测、数据分析处理依据。

（1）自动化控制系统通过收集油气储运设备的温度、震动、电流等运行参数，通过传感器等设备予以采集，在自动化记录故障数据的过程中，为后续检测、维修提供自动监测和预警数据模型，判断系统是否存在运行故障。

（2）通过适当调整储运系统的高温下工作运行状态，能够持续降低油气黏度，防止巨大的摩擦阻力造成储运系统发生不必要的损失，杜绝散热损失持续增大的情况出现。

5 结束语

伴随油气储运工程自动化技术的不断深入运用，对提高工作效率、优化工作流程及减少人为错误等方面具有重要作用。通过自动化技术对泵类设备的管理和监控，可以实现设备的实时监测和数据分析，从而提高设备的运行效率和可靠性。同时，自动化技术还能实现对油气储运过程的实时监控和调整，以确保工程的顺利进行。通过自动化技术的应用，可以对油气储运过程中产生的大量数据进行分析和优化，为制定科学的数据管理战略计划和油气储运工程施工方法，提供数据驱动依据、模型。油气储运工程自动化技术的推广和应用，将提升工程的效率和质量，减少人为因素的干扰，实现对工程的精细化管理和优化，为油气储运行业的发展和安全运营提供更大的支持。