油田集輸及注水系統變頻技術的研究

王英 溫建筑 羅鑫

摘要：隨著油田原油含水率的持續增加，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速技術來替代原本的出口調節閥，以此來降低泵出口的壓力損耗，能夠達到一定的節能成效。為實現站控的無人值守，需要將系統改造成自動控制的變頻系統，這需要使用PID恒壓控制，通過調整電機轉速自動實現泵的恒壓控制，節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，需要對系統進行聯鎖控制設計，增加系統的冗余性，避免出現故障停機的狀況。

關鍵詞：油田集輸;注水系統;變頻技術

引言

在油田開發的工作體系當中，油田集輸系統是重要的組成部分之一，集輸系統在油田開發中主要負責油氣資源的收集、運輸等工作，同時這也是油氣開發工作過程中能耗較多的工作環節之一。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的成本產生重要的影響。油氣集運的各個環節相互影響，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節。在當前我國能源需求逐漸變大的當下，油氣開發的需求逐漸增加，但是油氣能源開發的能耗問題嚴重影響到了油氣資源的開發，因此降低油氣資源開發過程中的能耗是當前我國油氣資源開發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，經過多年的實踐摸索，已經掌握了一定的規律，并已經建設了比較系統的管理系統，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的過程中，往往需要一部分人員進行監督管理，但在實際執行過程中，相關人員總是不能及時到位，各個部門的工作不能得到協調開展，各種安全工作無法得到有效的落實，對企業造成了非常不良的影響。

消防隊伍的素質有待提高。由于集輸安全管理的特殊性，在集輸站內需要配備一支消防隊伍，這些隊伍成員往往是企業內部的員工，平時還承擔一定的安全管理任務。這些消防隊伍主要負責企業的防火工作，在火災發生后的第一時間，開展火災的撲滅工作，并進行相關的火情管理，在消防安全管理過程中，發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，很多人員的專業技術水平不夠，很多隊員的年齡偏大，無法滿足開展消防工作的相關要求。

設備老化問題。我國的原油集輸設備同國外發達國家還有不小的差距，存在很多超期運行的老舊設備，個別存在著比較大的安全隱患。例如加熱爐的相關部件經常處于高壓的運行狀態，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變頻技術的應用要點

2.1注水站恒壓PID變頻控制

在采油生產中，油田注水作為主要的工作，常用的注水方式主要是在開發過程之中，不斷衰減地層能量，從而實現對地層能量的保護。基于未來開發使用，就需要按照最大的油田需求來設置注水系統，最好是匹配電動機的設計。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，這樣就有可能出現大馬拉小車的問題，管網的效率相對低下，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，還需要考慮到恒壓注水控制與節能，現場則是采用注水站恒壓變頻自控系統，選擇利用2臺250kW的注水電機，通過顯示設備，利用PID控制變頻器，再配合上1臺注水電機，其優點在于：

1.通過軟啟動與軟停止，就可以保持平穩的啟停，從而減少對于機械設備和電網的沖擊，不會出現劇烈的流速、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，同時還可以實現閥門、泵的維修周期與使用壽命的延長。3.實現自動控制系統的完善，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加強油氣集輸系統當中新技術的應用

隨著現代科技的發展和進步，現代信息技術獲得了飛速的發展，在油氣集輸系統當中應用現代信息技術，能夠幫助技術系統進行轉型和升級。通過對現代信息技術的應用，能夠幫助集輸系統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代化設備的應用，能夠將集輸系統的各個環節都通過大數據的形式呈現出來，使其變得更加直觀可靠，同時工作人員能夠根據這些信息數據來對油氣集輸環節進行針對性的改進。通過對數據信息的采集和應用，能夠幫助油氣集輸系統開展更加有針對性的改進，提高集輸系統的工作效率，降低工作過程中的能耗。在動力系統方面，在油氣集輸系統當中應用全新的變頻油水泵。能夠將機泵的工作效率大幅提升，降低使用過程中的能耗，同時這項技術還能夠結合大數據的動態監測和變頻控制技術相結合，能夠實現油氣集輸系統的全自動化生產。同時，通過現代信息技術的應用，能夠實現整個集輸系統的動態、工業化的全自動智能控制，提升整個集輸系統的機械工作效率，通過對這種方式的應用，能夠有效實現集輸系統的能耗降低，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，提升工作質量，這對于油氣開發來說也是十分重要的。

2.3石油集輸自動控制技術

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

2.4數據外部傳輸

現代化油氣田通常建立廠級監控平臺及多種數據應用系統，集輸處理站庫數據平臺需對外提供數據提取接口。OPC標準協議接口可滿足數據提取需求，該種方式應用較為成熟，軟件加上OPC接口即能從OPC服務器中獲取數據，無需考慮底層細節。同時OPC技術基于DCOM，客戶程序和服務器可以分布在不同的主機上，形成網絡化的監控系統。集輸處理站可選擇該種方式對外提供數據接口，僅在雙網卡的工程師站配置DCOM即可實現現場控制層和生產過程管理層、經營決策層的互動集成。

結束語

在油田輸油泵和注水泵使用變頻器和PLC組成恒壓PID控制系統能夠充分發揮變頻器調速和節能的優點以及PLC配置靈活、控制可靠和編程方便的優點，不僅實現了節能的效果，更使整個系統的穩定性有可靠的保證。整個系統采用冗余聯鎖設計，有效地提高了系統的可靠性，避免人工的干預。通過變頻恒壓PID系統的投運，改變了過去人工調節的方式，管網運行得到了合理的控制，并且提高了管網系統的壽命和安全性。

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