基于SCADA系統(tǒng)的管線監(jiān)測應用與探索

雷寧橋，周亮亮，蘇 健，齊琳琳

（長慶油田分公司第三采油廠，陜西榆林 710000)

基于SCADA系統(tǒng)的管線監(jiān)測應用與探索

雷寧橋，周亮亮，蘇 健，齊琳琳

（長慶油田分公司第三采油廠，陜西榆林 710000)

油田數(shù)字化管理是提升安防和環(huán)保防控能力的有效手段。通過介紹SCADA系統(tǒng)在地面管線方面的應用現(xiàn)狀，結(jié)合高清智能設備采集數(shù)據(jù)，分析數(shù)字化在安全環(huán)保中發(fā)揮的作用及帶來的變化和挑戰(zhàn)，提出了數(shù)字化條件下安全環(huán)保管理的措施與對策，切實提升本質(zhì)安全和現(xiàn)場監(jiān)管水平，實現(xiàn)油田生產(chǎn)安全平穩(wěn)。

SCADA；報警；環(huán)保；管線；數(shù)字化

1 SCADA管線監(jiān)測系統(tǒng)建設的意義

數(shù)據(jù)與管理是數(shù)字化油田建設的兩個重點內(nèi)容，而參數(shù)報警監(jiān)控與管線壓力監(jiān)測是數(shù)字油田的重要應用技術之一，油田公司SCADA系統(tǒng)的推廣建設，由開始“三防四責”模塊，過渡到“SCADA報警功能”系統(tǒng)，有效保證了油田生產(chǎn)區(qū)域技術參數(shù)的集中監(jiān)控，網(wǎng)絡覆蓋區(qū)地面工藝系統(tǒng)的報警監(jiān)控。

2 SCADA管線監(jiān)測在地面工藝系統(tǒng)的應用及探索

2.1 SCADA報警系統(tǒng)在地面管線的應用

利用數(shù)字化SCADA、視頻等監(jiān)控手段，切實有效對油區(qū)地面管線進行跟蹤，在線監(jiān)控，對壓力變化管線及高風險外輸管線，強化巡檢頻次，重點區(qū)域徒步巡查，防范管線泄漏。

某日凌晨01：21分某站外輸壓力報警，監(jiān)控人員隨即發(fā)現(xiàn)壓力由0.75MPa下降至0.26MPa，通知中隊巡線排查，在外輸管線跨越處發(fā)現(xiàn)泄漏點，有效遏制原油外流，杜絕原油外泄污染環(huán)境，為保障地面管線的安全運行提供了基礎警示。

SCADA系統(tǒng)報警功能系統(tǒng)在地面管線安全環(huán)保、綜合治理等方面發(fā)揮著重要作用，為了合理設置報警上下限值，減少無效報警頻次，作業(yè)區(qū)工程組、調(diào)度室及安全組根據(jù)各站點實際運行情況，在今年8、9月兩個月內(nèi)連續(xù)四次優(yōu)化報警參數(shù)，關停無效無用報警，并制定SCADA報警預警系統(tǒng)處理措施。

2.2 SCADA管線監(jiān)測的應用與探索

對站點輸油管線溫度、壓力、外輸排量實時監(jiān)控，歷史查詢，根據(jù)上下值范圍的確定，進行異常報警監(jiān)控。對地面工藝系統(tǒng)管線的日常巡護、監(jiān)管起到了預防與應急處置基本保障。由于管道服役時間不斷增加而逐漸老化，或受到各種介質(zhì)的腐蝕以及認為破壞等因素，會引起管道泄漏，嚴重威脅著輸油管線的安全，及周圍的自然環(huán)境，同時帶來不可估量的經(jīng)濟損失。

目前，國內(nèi)出現(xiàn)多種輸油管線泄漏檢測及定位方法，其中包括基于硬件的檢測方法，如人工巡線、聲發(fā)射技術等；基于軟件的檢測方法，如負壓波發(fā)、壓力梯度法等。時效性強，對泄漏點的定位較為精確。但是，聲發(fā)射信號在輸油管道上傳播的距離極為有限，不利于長距離檢測。基于硬件檢測的方法還有很多。比如光線檢測、電纜檢測及GPS檢測等，在眾多的方法中，“負壓波法”與“管道輸量平衡法”因其所需參數(shù)可多可少，能夠根據(jù)已有的工藝流程取舍，施工、管理比較方便，對不同管網(wǎng)的適應性較強。這種簡單實用特點，已經(jīng)使其成為目前應用最為成功最為廣泛的一種管道泄漏監(jiān)測的方法。根據(jù)流體力學原理，原油在管道中輸送過程中，其壓力按一定規(guī)律遞減。當首末兩站間輸油管段內(nèi)某一點發(fā)生泄漏時，泄漏點原油壓力突然降低所產(chǎn)生的“負壓力波”會以泄漏點為基點，通過原油介質(zhì)在管道中迅速向管道兩端傳播。

監(jiān)視分析與管理系統(tǒng)，以SCADA為主的監(jiān)控計算機是系統(tǒng)的核心部分。在Windows平臺下安裝有SCADA監(jiān)控系統(tǒng)軟件，負責對所有站點的數(shù)據(jù)進行實時接收、匯總與綜合處理、現(xiàn)實動態(tài)記錄曲線、監(jiān)檢測管線運行狀態(tài)壓差、流量差計算等，并生成各種記錄、保存數(shù)據(jù)和記錄，以及提供記錄回查、參數(shù)設置等功能。

“管道輸量平衡法”（簡稱輸量平衡法）根據(jù)質(zhì)量守恒定理，同一期間流進和流出管道的油品的質(zhì)量應當相等。在管道兩端安裝流量計，實時監(jiān)測比對兩端流量，可以判斷有無泄漏發(fā)生。由于某些管線沒有流量計也不具備安裝流量計的條件，其應用也受到了很大的限制。

“負壓波法”在定位方面有著突出的優(yōu)勢，但如果使用一臺壓力變送器，將無法區(qū)分“壓力下降”是由站內(nèi)操作引起的還是“泄漏”引起的，而“管道輸量平衡法”卻可以輕而易舉地判斷出是否發(fā)生了泄漏。因此，當把二者結(jié)合后，就形成了優(yōu)勢互補，則可以極大地提高泄漏監(jiān)測的準確率，通過SCADA管線監(jiān)測界面，使其管線監(jiān)測應用更加靈活方便了。

3 結(jié)論與認識

由于SCADA報警功能的建設較短，使用周期少，在地面工藝系統(tǒng)的應用中出現(xiàn)了各類問題，主要有前期SCADA報警數(shù)據(jù)采集不齊全、地面工藝系統(tǒng)檢測設備故障率高，且精度等級較低。目前集油管線安裝壓力變送器量程0～6MPa，精度等級0.1MPa，注水管線安裝壓力為0～25MPa，精度等級為0.1MPa。在管線壓力監(jiān)控中，很難發(fā)現(xiàn)細微泄露點或者當壓力突降發(fā)現(xiàn)問題時以造成較大泄露，錯過最佳時間的應急處置。采用“自動報警+人工核實”或“自動報警定位+人工核實”的模式是比較切合實際的，且“自動報警定位+人工核實”的模式也必須在工況條件比較好的管線上運用才有一定的意義。因為這樣可以充分發(fā)揮計算機的優(yōu)勢，有效地避免造成“狼來了”的不良后果。

Application and Exploration of Pipeline Monitoring Based on SCADA System

Lei Ning-qiao，Zhou Liang-liang，Su Jian，Qi Lin-lin

Oilfield digital management is an effective means to enhance security and environmental protection and control ability.In this paper，through the application of SCADA system in the field of pipeline application status，combined with high-definition intelligent equipment to collect data，analysis of digital safety and environmental protection in the role and bring changes and challenges，put forward the digital conditions of safety and environmental management measures and countermeasures，Effectively enhance the nature of security and on-site supervision level，to achieve safe and stable oil production.

SCADA；alarm；environmental protection；pipeline；digitization

P631.81

B

1003–6490（2017）11–0036–01

2017–08–04

雷寧橋（1989—），男，陜西西安人，助理工程師，主要從事油田數(shù)字化管理方面工作。