数字化油田输油模式探讨

田新民，田雪莹

（中国石油长庆油田分公司第三采油厂生产运行部，宁夏 银川 750006）

1 传统模式下输油方式及特点

2008年以前，长庆油田还没有开始进行数字化建设和应用，输油站点输油控制，都需要设置专门输油操控人员进行操作和管理，一般最少设置为3人，其中1人在家轮息，2人正常上班，上24小时，休息24小时，因输油控制技术落后，基本依靠当班员工根据储油罐液位的高低变化和输油时间规定，人工调整输油泵排量，操作频繁且输油排量参数变化大，出现管线泄漏，很难及时发现，员工工作量大，且易出现输油事故。

2 数字化建设不同时期输油模式的转变及特点

数字化建设初期，受到各种因素的制约和限制以及思想观念的影响，从最初的抵触数字化应用，到后期没有数字化就没有办法进行操作和管理，人人都能接受数字化；数字化应用技术从最初安装摄像头进行远程监控，到后期通过远程监控和远程自动输油和监控，原来一个采油作业区有30个输油站，配置90～100名操作人员，到现在一个作业区配置3～4名操作人员，就能完成全作业区的输油监控和操作。

第一代数字化建设，输油站点全部配套安装了变频器，变频器安装完成后，输油控制通过人工在本地控制变频器频率，实现输油调整排量，不需要通过人工去控制泵出口阀门开度进行调整，劳动强度明显下降，且调整方便。特点：输油站点员工劳动强度明显降低，输油参数调整方便也基本平稳；缺点：因没有实现通过远程方式控制输油泵的启停及排量调整，输油站点还要配置最少3人，进行日常输油管理工作。

第二代数字化建设，各输油站点都铺设通讯光缆，实现各输油站点都能进行网络通讯，实现网络通讯后，将各输油站点的变频器通过站控PLC与作业区设置的服务器实现了互联互通，在配套相关输油和控制软件后，各输油站点输油员工和电脑全部集中到中心站，实现一个中心站的输油，全部集中进行管理和控制。集中后，原来一个输油站配置3人，改为一个中心站配置3～4人，集中控制和管理中心站所辖的5～8个输油站。特点：用工人数明显降低，缺点：出现网络故障时，部分站点输油没有办法远程及时调整和控制。

第三代数字化建设，各输油站点的控制集中到各中心站后，用工数量明显下降，但不能实现一个作业区的统一管理，且随着油田发展需要，用工总量逐年压减，还不断增加新的油井和输油站点。为了适应不断减少的用工特点和网络通讯建设的完善，将各中心站的输油控制，全部集中到作业区统一管理和控制。特点：用工人数进一步降低。一个作业区的运行能统一集中管理。缺点：输油控制和管理集中到作业区后，因输油控制模式没有进行系统化的配套完善，导致一个作业区不同输油站点，采用不同的输油模式，给操作员工增加了难度。

3 数字化站点输油控制模式的特点

在完成第三代数字化建设后，输油站点的输油控制模式也在不断地改进和提高。下面就目前常用的5种输油模式的特点进行分析，指出每种输油模式的优缺点，并指出每种输油模式适合的输油泵和站点。

3.1 高启低停模式

高启低停模式是最早建设数字化建设时配套编写的输油模式。特点：依据人工设定的低停液位和高启液位实现自动输油，网络出现故障，也不影响输油，人为设置一个输油频率。缺点：输油频繁启停，导致输送到下游站点的排量和压力变化大，出现管线泄漏不能及时发现，下游联合站三相分离器接收到的原油，排量和温度变化大，导致三相分离器运行不平稳（图1、2）。

图1 高启低停输油界面

图2 高启低停输油流量曲线

3.2 远程手动模式

远程手动模式是最早配套也是最原始的输油模式。特点：操作员工根据储油罐的液位，人工调整和设置排量。缺点：需要操作经验丰富，否则，需要频繁调整变频器频率，输油不平稳，网络出现故障，只能依据前期设置的输油排量运行，需要驻输油站点员工在本地手动操作，出现管线泄漏不能及时发现，下游联合站三相运行受到上游操作员工的操作水平影响比较大。主要用于临时输油站点变化大或需要人为设定排量输油（图3～6）。

图3 远程手动输油界面（离心泵）

图4 远程手动输油流量曲线（离心泵）

图5 远程手动输油界面（柱塞泵）

图6 远程手动输油流量曲线（柱塞泵）

3.3 连续输油模式

连续输油模式有两种方式。第一种是恒液位连续输油。特点：输油依据设定的液位值，实现不停泵连续输油，缺点：上游来油排量变化大及频繁时，输油排量变化大，导致下游三相分离器运行不平稳，网络出现故障不影响正常输油，因液位变化小，每天上游站点或油井产量计量准确，出现产量变化时，很容易就能分析出不出油的油井，主要用于输油平稳和排量低站点。第二种是恒排量连续输油，特点：输油排量恒定，方便上下游站点监控，当出现上下游输差大时，能及时发现。缺点：上游来液产量变化大时，需要人为经常调整输油排量，否则，就会出现自动停泵。主要用于输油管线使用年限长或易发生管线泄漏的输油站点（图7～10）。

图7 恒液位连续输油界面

图8 恒液位连续输油流量曲线

图9 恒排量连续输油界面

图10 恒排量连续输油流量曲线

3.4 五段控制输油模式

五段控制输油模式是将储油罐的液位分成五段，每段对应一个输油频率。特点：依据储油罐液位区间，设置输油频率，实现自动输油，在每段液位区间，能实现恒排量输油（离心泵输油除外）。缺点：排量变化大时，需要每天调整每段的输油频率。适合各类站点输油（图11～12）。

图11 五段输油频率设置界面

图12 五段输油流量曲线

3.5 AI智能输油模式

AI智能输油模式是保持一个相对恒定液位且在液位变化不大时保持恒排量输油方式。特点：每天液量变化不大时，能够实现设定液位下的连续恒排量输油，方便监控，排量平稳。缺点：每天液位变化大时，排量变化大。不适合安装离心泵的输油站（图13～14）。

图13 AI智能输油模式设置界面

4 数字化站点输油控制模式选择建议及后期改进建议

图14 AI智能输油模式流量曲线

上述六种输油模式，除恒排量输油模式外，都能适应柱塞泵或螺杆泵输油，排量能够按照设定值运行。由于每个输油站点安装的输油泵类型不同，排量不同，导致现有六种输油模式，没有一种模式能够适合不同输油站的输油需求。鉴于集中监控和管理后，结合不同站点及运行模式特点，输油模式建议。

离心泵，离心泵输油存在最大的问题是，输油压力和温度对排量影响变化大，多用于联合站或排量较大的接转站，输油一般对排量要求严格，推荐使用五段输油模式，上述所说的五段输油模式中每段设定频率输油，改为定排量输油，依据储油罐的液位，人为设定每段的输油排量，就能实现连续多段恒排量自动输油，且上下游流量计对比监控排量变化也方便和准确。

柱塞泵和螺杆泵，输油最大的优点是排量随频率等比例变化，输油压力和温度对排量几乎没有影响，多用于排量小的增压站或接转站。推荐使用AI智能输油和五段控制输油模式。

高启低停模式，因输油不平稳，输油泵频繁启停，对输油泵、管线使用寿命影响较大，不建议推广使用。

远程手动模式，适应现场储油管来油大或倒改流程，短时间内排量变化大时，临时手动控制输油用。

恒液位连续输油模式，因油田生产输油站点来油变化大，且对液位变化无要求，实际输油时排量变化大，无规律，不方便监控排量变化，不建议推广使用，

恒排量连续输油，因输油排量恒定，方便监控，但液位变化时，需要人工调整排量，不能实现自动输油，推荐其控制程序与五段控制输油程序进行合并，专门用于排量和液位都有要求的站点进行输油。

5 结语

通过上述分析，输油站正常选用设置三种输油模式，远程手动模式、五段控制输油模式、AI智能输油模式。远程手动模式主要用于临时人工手动远程控制输油，五段控制输油模式主要用于安装离心泵、柱塞泵、螺杆泵的站点输油，AI智能输油模式主要用于安装柱塞泵、螺杆泵的站点输油。五段控制输油模式或AI智能输油模式后，都能实现自动输油，且输油排量基本稳定且能连续不停泵输送，员工劳动强度大大降低，一个人就能实现20～30个输油站的监控和管理。