吐哈油田油氣集輸系統的自動化控制

廣西交通職業技術學院

吐哈油田油氣集輸系統的自動化控制

莫兵廣西交通職業技術學院

油氣集輸系統是一個涵蓋石油天然氣收集、儲存、粗加工等工藝的復雜綜合系統。油氣集輸需根據設備原始參數和經驗進行，確定最終的流程。信號采集系統通過在油田井場、集輸管線等位置安裝傳感器等數據采集設備，全天候監控目的井、計量設備、中轉聯合集輸管網等，并及時對所收集數據進行處理、編輯，上載至數據庫。數據采集系統具有綜合分析實際生產狀態、及時調控、危險行為報警等諸多功能。為進一步減輕勞動強度，提高生產效率，需要在研究現有油氣集輸系統理論的基礎上，開發更先進的自動化工藝，主要包括研究原油初步處理工藝，提高處理速率和純度；研究混相分離技術，簡化流程，提高效率；研究混相運輸技術，減少分離次數和管線鋪設；優化管道參數，提高使用壽命。

吐哈油田；油氣集輸；原油處理；自動化控制；流程

1 油氣集輸工藝

油氣集輸系統是一個涵蓋石油天然氣收集、儲存、粗加工等工藝的復雜綜合系統。油氣集輸系統對油氣田開發具有重要影響，具有所經路線長、面積分布廣、易燃易爆等特點[1]。

1.1高黏原油處理工藝

電加熱技術是一種適用于高黏、低產液、低油氣比油田的集油工藝。對于高含蠟油田，電加熱技術是國內外各個油田的首選，利用單管電加熱技術先進行集油，通過各個場站，將原油集中到處理站統一處理。目前此技術在吐哈油田已應用成熟。此外，在歐美國家也利用添加化學劑等方法，將原油黏度降低后再進行集輸。

1.2多相混輸工藝

從20世紀80年代以來，多相混輸技術在國際上得到了廣泛重視，研究和應用步伐不斷加快，實現了從實驗性階段逐漸到工業化應用的跨越式發展。多相混輸技術是一種將油井所產流體直接加壓輸送到聯合站的技術，與傳統工藝相比，多相混輸技術減少了油氣分離設備的投入，可以節約一條輸氣管線。將多相混輸技術與電熱技術相互配合，可有效簡化工藝流程，降低成本，提高油田經濟效益。此項工藝技術采用臥式結構，加熱桶上部安裝火筒罩，應用可調結構控制油水界面，在多相分離包中安裝波紋板，在吐哈油田的實際應用中，分離效果較傳統技術有很大程度的提高[2]。

1.3高含水原油處理工藝

從井中采出的原油一般都含有一定比例的水，而原油含水多將會在儲運環節造成浪費，增加設備，多耗能；原油中的水多數含有鹽類，加速了設備、容器和管線的腐蝕；在石油煉制過程中，水和原油一起被加熱，水會急速汽化膨脹，壓力上升，影響煉廠正常操作和產品質量，甚至會發生爆炸。因此外輸原油前需進行脫水，使含水率不超過0.5%。原油脫水成為油田開發過程中一個重要環節，一直受到人們的重視。

原油脫水過程分為兩個階段。第一階段主要是利用物理脫水，在含水原油中加入破乳劑，應用沉降和聚結原理等待其自行脫水。第二階段是電化學脫水，引入水平和垂直電極，在立式脫水器中進行脫水，在高壓電場的作用下油水實現分離，達到油田對原油含水率的要求。此外，對于低黏原油，通常應用熱化學脫水技術實現原油脫水。

2 自動化控制技術

油氣集輸系統是一個復雜的連續的工作系統，油氣集輸需根據設備原始參數和經驗進行，確定最終的流程。例如，沉降罐的操作，需要工作人員定期測量，定量放水，當生產出現波動或工作人員操作失誤造成過量放水或放水不足，直接影響外輸原油質量。傳統生產方式運行狀況見表1。

表1 傳統生產方式運行狀況

吐哈油田自動化控制技術的引進，不僅實現了計算機自動控制生產作業，而且使所有可監控項目長期、穩定保持在最佳運行狀態，減少了人工勞動和人為操作失誤，降低了事故風險。

2.1信號采集

隨著科技的高速發展，各種高精度高敏感的信號采集儀器進入油田實際生產過程中，獲得廣泛應用和好評。信號采集系統通過在油田井場、集輸管線等位置安裝傳感器等數據采集設備，全天候監控目的井、計量設備、中轉聯合集輸管網等并及時對所收集數據進行處理、編輯，上載至數據庫。數據采集系統具有綜合分析實際生產狀態、及時調控、危險行為報警等諸多功能。

吐哈油田目前大力引進信號采集設備以輔助生產，主要包括壓力溫度變送器、電磁流量計、熱電阻熱電偶、危險氣體警報器等。這些高性能的變送器及傳感器等適應性很強，經過改裝可很好地適應吐哈油田的自然及油田生產環境，為生產開發提供安全保障。

2.2信號傳輸

為了滿足油田自動化控制的需求，根據油田實際，信號傳輸系統采用有線、無線傳輸方式相結合的方法，對于網絡線路鋪設較完善的區域，采用傳統的有線傳輸模式，保證數據穩定完整的傳輸；對于網絡線路鋪設欠完備、分散存在的單井等設備，采用無線傳輸模式，以實現最大范圍的數據收集。

2.3信號分析處理

信號分析系統是自動化控制技術的核心。在油田現場數據采集的基礎上，要對數據進行后續的審核、處理、上載等工作，這些數據主要包括油氣井的生產數據，以及每項生產數據對應的生產制度參數等。數據處理的精確性直接關系到后續綜合分析的可靠性。在完成數據上載之后，計算機系統自動對數據進行實時分析和處理，及時發現異常數據并發出指令進行調整，使生產作業長期保持安全穩定和最優狀態。另外，各個生產管理部門還可根據自己的需要，對中樞計算機所獲得的數據進行分析匯總，生成生產報表，輔助油田管理者掌握即時生產信息，方便對油田各個部門做出最優決策[3]。

油氣集輸自動化控制系統發展迅速，從勝利油田開始采用DCS自動化控制技術之后，短短幾年時間，DCS、PLC等優秀的自動化控制系統已經遍布全國各大油田。自動化系統在吐哈油田的實際使用中表現優異，使油田工作人員可以通過該系統的流程面板提高自己的業務操作水平，及時掌握開發動態。

3 發展前景

為進一步減輕勞動強度，提高生產效率，需要在現有油氣集輸系統理論的基礎上，開發更先進的自動化工藝，主要包括以下幾方面：①原油初步處理工藝，提高處理速率和純度；②混相分離技術，簡化流程，提高效率；③混相運輸技術，減少分離次數和管線鋪設；④優化管道參數，提高使用壽命。

首先，組建一支技術過硬的專業化隊伍必不可少，這是成功實施油田自動化控制的基石。其次，要簡化油田各項工藝流程，將每個環節、每道工序都進行數字化編碼，使其可直接上載數字信號給中樞計算機，供其分析處理[4]。最后，優化自動化控制系統程序，使普通的技術人員都可以輕松操作和控制。

[1]鮑秀華．油田集輸、注水泵聲場自動化監控系統的應用研究[D]．杭州：浙江大學，2006.

[2]張建立．油氣集輸工藝和自控系統[J]．中國石油和化工標準與質量，2012（7）：298.

[3]田軍慶，高輝．淺談“數字油田”的建立[J]．油氣田地面工程，2002，21（4）：133-134.

[4]孫建平．自動化控制系統在油氣集輸系統的應用[J]．數字石油和化工，2007（9）：55-57.

（欄目主持關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.2.015