數(shù)字化集氣站橇技術(shù)在氣田地面集輸工程的應(yīng)用

（西安石油大學(xué)，陜西 西安 710000）

數(shù)字化集氣站橇技術(shù)在氣田地面集輸工程的應(yīng)用

龐 歡

（西安石油大學(xué)，陜西 西安 710000）

數(shù)字化集氣站撬是集各采氣井來氣匯總系統(tǒng)、氣水分離、排液和放空處理系統(tǒng)、管道清管系統(tǒng)、外輸計(jì)量系統(tǒng)、自用氣減壓系統(tǒng)等于一體并進(jìn)行集成數(shù)字化自動(dòng)控制的新型撬裝，滿足原集氣站所有工藝要求，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用，不僅能確保正常生產(chǎn)運(yùn)作，且實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)集氣站設(shè)備的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和控制，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)無人值守。裝置建設(shè)安裝工期短，占地面積小，日處理量穩(wěn)定，在蘇里格氣田試驗(yàn)及應(yīng)用，極好的表現(xiàn)也為天然氣集氣站全面數(shù)字化建設(shè)打下了良好的應(yīng)用基礎(chǔ)。

集氣站；氣田；橇裝化；自動(dòng)化

前 言

長(zhǎng)慶油田蘇里格氣田是我國(guó)已發(fā)現(xiàn)并實(shí)現(xiàn)規(guī)模開發(fā)的最大天然氣田，是我國(guó)陸上最大的天然氣樞紐中心。按照總體規(guī)劃，蘇里格氣田將會(huì)建成上萬口井、上百座集氣站。

隨著對(duì)天然氣資源需求量的加大，采氣廠的建設(shè)范圍也與日俱增，集氣站的建設(shè)也成為采氣廠建設(shè)過程中最為關(guān)鍵的一部分。常規(guī)集氣站的建設(shè)，占地面積大，工期長(zhǎng)，運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用高。根據(jù)原有集氣站的工藝研究，和站場(chǎng)數(shù)字化的不斷運(yùn)用和改造，提出以橇裝的形式代替老站建設(shè)，集氣橇不僅占地面積小，而且運(yùn)用了數(shù)字化自動(dòng)控制，不僅提高工作效率，而且對(duì)人員的操作管理也相對(duì)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了站場(chǎng)無人值守。

一、項(xiàng)目介紹

數(shù)字化集氣站橇主要包括進(jìn)站區(qū)模塊、自用氣區(qū)模塊、分離器區(qū)模塊、計(jì)量外輸區(qū)模塊、放空分液模塊、閃蒸罐區(qū)模塊、污水罐區(qū)模塊、清管器收發(fā)區(qū)模塊，數(shù)字化集氣站橇不僅具備原數(shù)字化集氣站遠(yuǎn)程監(jiān)視、緊急截?cái)啵h(yuǎn)程放空的功能，還能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程自動(dòng)切換。數(shù)字化集氣站橇遠(yuǎn)程自控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，準(zhǔn)確率100%，遠(yuǎn)程命令執(zhí)行準(zhǔn)確率100%。

1 裝置組成

數(shù)字化集氣橇是集各功能為一體的綜合性能較強(qiáng)的橇裝；其主要設(shè)備包括電動(dòng)三通球閥，雙筒分離閃蒸罐，電動(dòng)多功能閥，氣液分離器，清管閥，智能旋進(jìn)流量計(jì)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，止回閥，電磁閥，節(jié)流截止放空閥等。在進(jìn)站管匯部分，采用了自行研制的電動(dòng)多功能閥，不僅可以就地手動(dòng)控制，也包括了就地電動(dòng)操作和遠(yuǎn)程控制，在流程上減少了其他閥門的運(yùn)用。

2 工作原理

采氣井來氣經(jīng)過電動(dòng)三通多功能閥控制，調(diào)整閥門開啟位置，將各干管來氣集合到匯管，通過自壓進(jìn)入雙筒式分離閃蒸罐，當(dāng)需要干管放空時(shí)，也可以將電動(dòng)三通多功能閥遠(yuǎn)程控制或就地控制轉(zhuǎn)換到放空位置進(jìn)行放空。

進(jìn)入雙筒式分離閃蒸罐，在分離部分通過特制內(nèi)裝件對(duì)來氣進(jìn)行氣水分離，分離后氣體通過電動(dòng)三通閥，當(dāng)需要分離氣體外輸增壓時(shí)，則通過切換電動(dòng)三通閥將直通關(guān)閉，打開通往壓縮機(jī)通道，另一個(gè)三通閥則通過反方向接壓縮機(jī)出口外輸清管，也可以切換管線閥門進(jìn)行計(jì)量外輸，液體通過電動(dòng)三通閥或者疏水閥排放，可以有效排放積液。

增壓只需在冬季氣量少的時(shí)候進(jìn)行。一般情況下分離后氣體可不通過壓縮機(jī)直接通過清管閥外輸或進(jìn)行計(jì)量外輸。

放空氣體，分離液體通過雙筒式分離閃蒸罐閃蒸部分進(jìn)行處理，壓縮機(jī)來液、進(jìn)站管匯放空管來氣、放空總管來氣及各管道放空來氣均進(jìn)入雙筒式分離閃蒸罐閃蒸部分，經(jīng)過閃蒸處理后，天然氣通往火炬，污水通過疏水閥控制排入污水罐。

系統(tǒng)自用氣部分，通過采集干管管道天然氣，通過減壓裝置減壓后供站內(nèi)自用。方便現(xiàn)場(chǎng)人員生活生產(chǎn)用氣。

集氣站系統(tǒng)還包括緊急放空系統(tǒng)，在壓力超過定值時(shí)，自動(dòng)排空，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在檢修時(shí)可通過關(guān)閉相應(yīng)閥門進(jìn)行檢修。

3 技術(shù)特點(diǎn)

（1）使用三通閥，簡(jiǎn)化進(jìn)站放空和進(jìn)壓縮機(jī)切換的流程，橇內(nèi)閥門和橇體積大幅度減少；

（2）將9大功能集中成橇，結(jié)構(gòu)緊湊，減少閥門數(shù)量和橇體體積，方便拉運(yùn)；

（3）夏季不增壓時(shí)，集氣橇可獨(dú)立運(yùn)行；

（4）橇內(nèi)統(tǒng)一設(shè)遠(yuǎn)程放空和安全閥泄放，確保橇體安全；

（5）橇整體保溫，確保冬季平穩(wěn)運(yùn)行；

（6）采用新型的分離閃蒸裝置，減少設(shè)備數(shù)量和尺寸；

（7）將集氣部分和分離部分分開布置，單獨(dú)成橇，到現(xiàn)場(chǎng)在組裝在一起，既減小橇的體積，又方便拉運(yùn)和現(xiàn)場(chǎng)安裝。

4 數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的功能

根據(jù)生產(chǎn)和工藝要求，數(shù)字化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程采集現(xiàn)場(chǎng)工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)集氣站橇數(shù)字化、自動(dòng)化、遠(yuǎn)程監(jiān)視生產(chǎn)狀況的需要。數(shù)字化集氣站橇可監(jiān)控壓力、流量、溫度液位等數(shù)據(jù)13個(gè)，遠(yuǎn)程及自動(dòng)控制閥門15個(gè)，能讓集氣站運(yùn)行情況更詳細(xì)的反饋至控制室。

集氣站橇擁有CPU控制模塊，變頻中央控制單元負(fù)責(zé)處理所有輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，包括控制信號(hào)、反饋信號(hào)、故障信號(hào)、報(bào)警信號(hào)等。它負(fù)責(zé)產(chǎn)生變頻控制的驅(qū)動(dòng)脈沖，使得驅(qū)動(dòng)單元能改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，讓執(zhí)行機(jī)構(gòu)具備很高的控制精度和良好地控制品質(zhì)。采用西門子400PLC數(shù)據(jù)處理模塊，帶冗余，可以互補(bǔ)備用，精密編程，控制功能全面可靠；上位機(jī)組態(tài)界面直觀明了，畫面美觀。

數(shù)字化集氣橇九大功能：進(jìn)站截?cái)唷⒏晒苓h(yuǎn)程放空、氣液分離、流程切換、外輸計(jì)量、清管、自用氣供給、采出水閃蒸、放空分液。

二、數(shù)字化控制技術(shù)

數(shù)字化集氣站橇的數(shù)據(jù)采集、控制和原生產(chǎn)單元的監(jiān)控放到一個(gè)組態(tài)軟件，方便員工統(tǒng)一監(jiān)控。

數(shù)字化集氣站橇可監(jiān)控壓力、流量、溫度液位等數(shù)據(jù)13個(gè)，遠(yuǎn)程及自動(dòng)控制閥門15個(gè)，充分將集氣站運(yùn)行情況更詳細(xì)的反應(yīng)至上位機(jī)。

數(shù)字化集氣橇運(yùn)行中，詳細(xì)記錄了各個(gè)自控閥門及遠(yuǎn)傳設(shè)備的運(yùn)行情況，就排污閥上位機(jī)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)有2%的

誤差外其余均準(zhǔn)確率均為100%，且從未出現(xiàn)過遠(yuǎn)傳故障。

三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2011年，蘇里格氣田推廣數(shù)字化集氣站，通過對(duì)關(guān)鍵設(shè)施設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，完善了生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、安全遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、安防智能監(jiān)控三大系統(tǒng)，在數(shù)字化建設(shè)中，實(shí)現(xiàn)了建設(shè)科技?xì)馓锏南敕ā馓飻?shù)字化管理技術(shù)進(jìn)一步延伸，提高了站場(chǎng)安防等級(jí)，形成了中心站少量值班人員管理多座數(shù)字化集氣站的運(yùn)行管理新模式。

設(shè)備在蘇里格氣田中應(yīng)用，生產(chǎn)工藝流程和技術(shù)指標(biāo)全部滿足生產(chǎn)工況，試驗(yàn)項(xiàng)目自2011年10月20日在采氣五廠蘇東一站安裝試驗(yàn)，安裝完成后經(jīng)過了多次的壓力試驗(yàn)和遠(yuǎn)程操作調(diào)試試驗(yàn)，在2011年12月10日達(dá)到投運(yùn)條件。經(jīng)過五廠領(lǐng)導(dǎo)的多次關(guān)心協(xié)調(diào)下，在不影響生產(chǎn)的前提下，于2011年12月27日下午4點(diǎn)30投氣運(yùn)行。關(guān)鍵設(shè)備未出現(xiàn)任何故障，運(yùn)行平穩(wěn)、可靠，滿足生產(chǎn)要求。

正式產(chǎn)品自2012年11月在長(zhǎng)南18站，蘇東10站等設(shè)備投產(chǎn)至今，通過統(tǒng)計(jì)各關(guān)鍵設(shè)備無故障工作時(shí)間及故障持續(xù)時(shí)間進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)。數(shù)字化集氣橇運(yùn)行平穩(wěn)，各模塊、設(shè)備均未發(fā)生故障。

結(jié)語

數(shù)字化集氣站橇不僅具備原數(shù)字化集氣站遠(yuǎn)程監(jiān)視、緊急截?cái)啵h(yuǎn)程放空的功能，還能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程自動(dòng)切換。數(shù)字化集氣橇遠(yuǎn)程自控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，準(zhǔn)確率100%，遠(yuǎn)程命令執(zhí)行準(zhǔn)確率100%，實(shí)現(xiàn)了無人值守。

數(shù)字化集氣撬將“集氣、分離、放空、外輸”四大模塊橇裝化，實(shí)現(xiàn)了“進(jìn)站截?cái)唷⒏晒苓h(yuǎn)程放空、氣液分離、自動(dòng)流程切換、外輸計(jì)量、清管、自用氣供給、排污放空、閃蒸分液”九大功能；集成于一座48.1m2的橇上；設(shè)計(jì)了異徑三通閥、T型三通閥，具備遠(yuǎn)程切換及關(guān)斷功能，可減少閥門數(shù)量，簡(jiǎn)化工藝流程。

在實(shí)際應(yīng)用中，可對(duì)常規(guī)集氣站進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)無人值守。滿足大規(guī)模建設(shè)快速建產(chǎn)需要，可大幅縮短集氣站建站周期，從而提高當(dāng)年新井開井時(shí)率。該裝置能替代傳統(tǒng)集氣站工藝，降低成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，體現(xiàn)以人為本的管理理念，應(yīng)用前景十分廣闊。

[1]田偉亮,田廣建．?dāng)?shù)字化系統(tǒng)在鄂東氣田保德區(qū)塊先導(dǎo)試驗(yàn)項(xiàng)目中的應(yīng)用[D]．北京安控科技股份有限公司，2012．

[2]張偉國(guó),徐匆,陳寧．天然氣集氣站計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J]．小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),2001（04）．

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