油田集輸及注水系統(tǒng)變頻技術(shù)的研究

王英 溫建筑 羅鑫

摘要：隨著油田原油含水率的持續(xù)增加，隨著外輸管道阻力的增大，導致輸油泵與注水泵在使用中難免會存在高能耗、低效率的問題。為了將問題解決，油田往往會選擇通過點擊變頻調(diào)速技術(shù)來替代原本的出口調(diào)節(jié)閥，以此來降低泵出口的壓力損耗，能夠達到一定的節(jié)能成效。為實現(xiàn)站控的無人值守，需要將系統(tǒng)改造成自動控制的變頻系統(tǒng)，這需要使用PID恒壓控制，通過調(diào)整電機轉(zhuǎn)速自動實現(xiàn)泵的恒壓控制，節(jié)約了人力資源并提高了效益。同時為提高無人值守控制的可靠性，需要對系統(tǒng)進行聯(lián)鎖控制設(shè)計，增加系統(tǒng)的冗余性，避免出現(xiàn)故障停機的狀況。

關(guān)鍵詞：油田集輸;注水系統(tǒng);變頻技術(shù)

引言

在油田開發(fā)的工作體系當中，油田集輸系統(tǒng)是重要的組成部分之一，集輸系統(tǒng)在油田開發(fā)中主要負責油氣資源的收集、運輸?shù)裙ぷ?，同時這也是油氣開發(fā)工作過程中能耗較多的工作環(huán)節(jié)之一。通常來說，油田集輸過程中的能耗大小會受到工藝水平的影響，因此也會對油田開發(fā)的成本產(chǎn)生重要的影響。油氣集運的各個環(huán)節(jié)相互影響，相互制約，這其中能耗最多的是油氣分離以及原油脫水兩個環(huán)節(jié)。在當前我國能源需求逐漸變大的當下，油氣開發(fā)的需求逐漸增加，但是油氣能源開發(fā)的能耗問題嚴重影響到了油氣資源的開發(fā)，因此降低油氣資源開發(fā)過程中的能耗是當前我國油氣資源開發(fā)過程中需要解決的難題之一。

1在油田集輸安全管理中存在的問題

油田相關(guān)安全管理工作沒有做到位。在當前油田的安全管理過程中，經(jīng)過多年的實踐摸索，已經(jīng)掌握了一定的規(guī)律，并已經(jīng)建設(shè)了比較系統(tǒng)的管理系統(tǒng)，各種安全管理制度也不斷得到完善。但是安全管理的落實情況卻不是很好，問題依然比較多。例如在集輸動火作業(yè)的過程中，往往需要一部分人員進行監(jiān)督管理，但在實際執(zhí)行過程中，相關(guān)人員總是不能及時到位，各個部門的工作不能得到協(xié)調(diào)開展，各種安全工作無法得到有效的落實，對企業(yè)造成了非常不良的影響。

消防隊伍的素質(zhì)有待提高。由于集輸安全管理的特殊性，在集輸站內(nèi)需要配備一支消防隊伍，這些隊伍成員往往是企業(yè)內(nèi)部的員工，平時還承擔一定的安全管理任務(wù)。這些消防隊伍主要負責企業(yè)的防火工作，在火災(zāi)發(fā)生后的第一時間，開展火災(zāi)的撲滅工作，并進行相關(guān)的火情管理，在消防安全管理過程中，發(fā)揮著非常重要的作用。但從目前安全管理的實際情況上看，隊伍的編制有一定的不足，很多人員的專業(yè)技術(shù)水平不夠，很多隊員的年齡偏大，無法滿足開展消防工作的相關(guān)要求。

設(shè)備老化問題。我國的原油集輸設(shè)備同國外發(fā)達國家還有不小的差距，存在很多超期運行的老舊設(shè)備，個別存在著比較大的安全隱患。例如加熱爐的相關(guān)部件經(jīng)常處于高壓的運行狀態(tài)，在實際使用過程中，容易受到周圍壓強和空氣濕度的影響，設(shè)備的老化速度也非常高，一旦沒有做好及時的維護工作，加熱爐就存在著發(fā)生爆炸的風險，造成的損失往往是非常巨大的。

2油田集輸及注水系統(tǒng)變頻技術(shù)的應(yīng)用要點

2.1注水站恒壓PID變頻控制

在采油生產(chǎn)中，油田注水作為主要的工作，常用的注水方式主要是在開發(fā)過程之中，不斷衰減地層能量，從而實現(xiàn)對地層能量的保護。基于未來開發(fā)使用，就需要按照最大的油田需求來設(shè)置注水系統(tǒng)，最好是匹配電動機的設(shè)計。但是因為注水壓力主要是依靠的泵出口間門手動控制，而電動機、泵的匹配很難處于絕佳的運行狀態(tài)，這樣就有可能出現(xiàn)大馬拉小車的問題，管網(wǎng)的效率相對低下，并且其電能損失也超出50%。針對采油五廠的注水站注水系統(tǒng)，還需要考慮到恒壓注水控制與節(jié)能，現(xiàn)場則是采用注水站恒壓變頻自控系統(tǒng)，選擇利用2臺250kW的注水電機，通過顯示設(shè)備，利用PID控制變頻器，再配合上1臺注水電機，其優(yōu)點在于：

1.通過軟啟動與軟停止，就可以保持平穩(wěn)的啟停，從而減少對于機械設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊，不會出現(xiàn)劇烈的流速、流量變化。2.不需要使用閥門截流，這樣也有利于水擊、汽蝕等，同時還可以實現(xiàn)閥門、泵的維修周期與使用壽命的延長。3.實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)的完善，通過需求信息平臺的搭建，有利于注水效率的提高，也能夠進一步增強監(jiān)督管理，降低勞動強度，從而提升實際的管理水平，滿足效益的全面提升。

2.2加強油氣集輸系統(tǒng)當中新技術(shù)的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展和進步，現(xiàn)代信息技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在油氣集輸系統(tǒng)當中應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，能夠幫助技術(shù)系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)型和升級。通過對現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用，能夠幫助集輸系統(tǒng)更加便捷高效的管理油氣集輸過程，通過對電子計算機以及現(xiàn)代化設(shè)備的應(yīng)用，能夠?qū)⒓斚到y(tǒng)的各個環(huán)節(jié)都通過大數(shù)據(jù)的形式呈現(xiàn)出來，使其變得更加直觀可靠，同時工作人員能夠根據(jù)這些信息數(shù)據(jù)來對油氣集輸環(huán)節(jié)進行針對性的改進。通過對數(shù)據(jù)信息的采集和應(yīng)用，能夠幫助油氣集輸系統(tǒng)開展更加有針對性的改進，提高集輸系統(tǒng)的工作效率，降低工作過程中的能耗。在動力系統(tǒng)方面，在油氣集輸系統(tǒng)當中應(yīng)用全新的變頻油水泵。能夠?qū)C泵的工作效率大幅提升，降低使用過程中的能耗，同時這項技術(shù)還能夠結(jié)合大數(shù)據(jù)的動態(tài)監(jiān)測和變頻控制技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)油氣集輸系統(tǒng)的全自動化生產(chǎn)。同時，通過現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)整個集輸系統(tǒng)的動態(tài)、工業(yè)化的全自動智能控制，提升整個集輸系統(tǒng)的機械工作效率，通過對這種方式的應(yīng)用，能夠有效實現(xiàn)集輸系統(tǒng)的能耗降低，同時計算機的自動信息化控制，能夠避免人為控制導致的工作過程中的誤差，提升工作質(zhì)量，這對于油氣開發(fā)來說也是十分重要的。

2.3石油集輸自動控制技術(shù)

隨著人們生活水平的提高，對石油的需求也越來越多。原有的人力傳統(tǒng)開采模式已經(jīng)不滿足人們現(xiàn)今對石油上的需求，所以石油集輸站自動化是發(fā)展的必然趨勢，在生產(chǎn)中注重對自動化的引用，例如將舊設(shè)備中生產(chǎn)效率低的逐漸淘汰掉，用發(fā)展的角度去看問題，利用自動化技術(shù)，加快自動化在石油技術(shù)站的建設(shè)進程。在建設(shè)過程中，尤其要注意建材上的選擇，因為石油本身具有的一些性質(zhì)，所以在選擇材料上的選擇要多注意，選擇一些耐腐蝕，穩(wěn)定的材料。

2.4數(shù)據(jù)外部傳輸

現(xiàn)代化油氣田通常建立廠級監(jiān)控平臺及多種數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)，集輸處理站庫數(shù)據(jù)平臺需對外提供數(shù)據(jù)提取接口。OPC標準協(xié)議接口可滿足數(shù)據(jù)提取需求，該種方式應(yīng)用較為成熟，軟件加上OPC接口即能從OPC服務(wù)器中獲取數(shù)據(jù)，無需考慮底層細節(jié)。同時OPC技術(shù)基于DCOM，客戶程序和服務(wù)器可以分布在不同的主機上，形成網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)控系統(tǒng)。集輸處理站可選擇該種方式對外提供數(shù)據(jù)接口，僅在雙網(wǎng)卡的工程師站配置DCOM即可實現(xiàn)現(xiàn)場控制層和生產(chǎn)過程管理層、經(jīng)營決策層的互動集成。

結(jié)束語

在油田輸油泵和注水泵使用變頻器和PLC組成恒壓PID控制系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮變頻器調(diào)速和節(jié)能的優(yōu)點以及PLC配置靈活、控制可靠和編程方便的優(yōu)點，不僅實現(xiàn)了節(jié)能的效果，更使整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性有可靠的保證。整個系統(tǒng)采用冗余聯(lián)鎖設(shè)計，有效地提高了系統(tǒng)的可靠性，避免人工的干預。通過變頻恒壓PID系統(tǒng)的投運，改變了過去人工調(diào)節(jié)的方式，管網(wǎng)運行得到了合理的控制，并且提高了管網(wǎng)系統(tǒng)的壽命和安全性。

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