SCADA系統在普光氣田的應用

趙延平 楊永欣 熊紅武

摘要：普光氣田是我國迄今為止規模最大、豐度最高的特大型整裝海相氣田，位于四川省宣漢縣境內，構造上屬于川東斷褶帶東北段雙石廟—普光NE向構造帶上的一個鼻狀構造，上報可動用儲量2583.06×108m3，是國家“十一五”期間重點建設工程——“川氣東送”工程的主要組成部分。普光氣田地面集輸工程SCADA系統由中原油田普光分公司、美國霍尼韋爾公司共同開發，該系統于2009年5月開始安裝調試，2009年10月正式試運行。

關鍵詞：SCADA系統;普光氣田;地面集輸

1 、集輸工藝流程簡介

普光氣田地面集輸工程采用全濕氣加熱保溫混輸工藝，站場配有四項生產系統：加熱、計量、集輸、加藥。單井采出的天然氣經井口籠套式節流閥降壓至19～29MPa，然后通過站內的水浴式加熱爐兩級節流（分別為11～19MPa、8.5～11MPa），兩級加熱后進入生產或計量分支管。其中經生產分支管直接進入外輸管線外輸，經計量分支管進入計量分離器進行單井分離計量后流入外輸管線，通過集輸管線輸送至集氣總站分水，生產污水輸送至污水站處理后回注地層。加藥系統主要在井口、加熱爐、外輸管線上進行甲醇、緩蝕劑加注。

2 、普光氣田SCADA系統簡介

2.1普光氣田SCADA系統組成

普光氣田地面集輸工程SCADA系統分為三大部分：站控系統（SCS）、閥室控制系統（BSCS）及調度中心數據處理系統。其中站控系統包括過程控制系統（PCS）、安全儀表系統（SIS），閥室控制系統包括過程RTU（遠程終端）、安全儀表系統（SIS），調度中心數據處理系統包括安全儀表系統（SIS）、數據處理系統（包括實時服務器、歷史服務器、仿真服務器等）。

2.2 統網絡結構

SCADA系統采用冗余光纖環網作為主干網，5.8G無線網絡作為備用網絡。5.8G無線網絡采用正交頻分復用技術（OFDM）和點對多點、點對點的組網方式，單扇區的速率高達54Mbps。5.8G的系統一般采用的直接序列擴頻技術，它的信道較多頻率較高，所以抗干擾能力相對要強一些。它可以滿足高帶寬應用支持大量用戶的需要—8個不重疊信道使部署的可擴展性和靈活性更高，能支持同一地區的多個用戶。5.8GHZ也采用基于IP或基于電路的無線傳輸技術：基于IP的技術信令協議簡單，實現容易，開銷低，頻譜利用率高，業務種類多，接口簡單統一，升級容易，特別適合于非連接的數據傳輸業務;基于電路的技術時延小，適合于進行傳統的語音傳送和基于連接的傳輸業務。它的應用范圍很廣：就頻段而言5.8G的設備可以用于城市或者郊區，5.8G無線接入的業務提供者可以是傳統的運營商也可以是大型的企事業單位;就系統要求的傳輸環境而言，5.8G無線接入系統在采用比較低的調制效率時對信噪比的要求比較低可以滿足一定的非可視傳輸要求。

站控系統、閥室控制系統通過冗余光纖環網或5.8G無線網絡與調度中心數據處理系統通信，均為100BASE-T總線結構局域網，TCP/IP協議。

2.3系統的主要設計功能

2.3.1 站控系統（SCS）功能

站控系統主要包括PCS系統、SIS系統。其中PCS系統可實現壓力、溫度、流量、閥位等數據的實時顯示;閥門遠程啟停;更改參數（如計量參數、氣體組分、報警閾值、儀表量程等）;調節P、I、D值，閥門自/手動切換;歷史數據、報警記錄的記錄調用;流量的自動累計，避免人為誤差導致的計量輸差;SIS系統實時監控單一集氣站關鍵參數（如井口壓力、出站壓力、站場硫化氫含量、站場煙火等），如參數異常且達到關斷條件，立即自/手動采取關斷井口、放空等安全措施。

2.3.2 調度中心數據處理系統功能

調度中心數據處理系統通過工業以太網可實現壓力、溫度、流量、閥位等數據的實時顯示;閥門遠程啟停;更改參數;調節P、I、D值，閥門自/手動切換;歷史數據、報警記錄的記錄調用;配有仿真服務器和仿真工作站實現在線模擬培訓;配有操作員站和工程師站，實現操作、監控安全分離;SIS系統實時監控全氣田各集氣站及各閥室關鍵參數。如參數異常且達到關斷條件，立即自/手動采取關斷全氣田、單集輸管線等安全措施。

2.3.3 閥室控制系統（BSCS）功能

閥室RTU（遠程終端）可實現壓力、溫度、閥位等數據的實時顯示;閥門遠程自/手動啟停;更改參數;歷史數據、報警記錄的記錄調用;SIS系統實時監控集輸管線關鍵參數（壓力、溫度、閥池硫化氫含量、煙火等）。如參數異常且達到關斷條件，立即自/手動采取關斷閥池閥門等安全措施。

2.4主要硬、軟件

硬件：調度中心包括AB公司的ControLogix控制器、OPC服務器、實時服務器、歷史服務器、仿真服務器、報警打印機&報表打印機、操作員站&工程師站&工作站;集氣站包括BB公司的ControlWave混合控制器、AB公司的ControlLogix 控制器、服務器兼操作員站、報警打印機&報表打印機;閥室包括RTU、AB公司的ControlLogix 控制器、PV1040T觸摸屏。

軟件：Windows 2003、Display Builder、HMIWeb Display Builder、Quick Builder。

3、 SCADA系統在普光氣田的主要應用

3.1實時數據采集與記錄

普光氣田SCADA系統利用高速動態緩存區采集實時數據，提供報警、顯示操作、歷史數據采集、報表報告等服務功能，調度中心、站場控制系統的操作人員均可通過操作員站實時監視現場生產情況，高效安全控制生產。同時調取生產情況的歷史數據，保障了分析數據的完整性。

3.2實時顯示設備運行狀態、閥門開度

調度中心、站場控制系統配有操作員站，可在計算機上進入生產畫面，監視全站工藝流程、設備運行狀態、自控閥門的開關狀態。在需要調整生產狀態時，可在站控室遠程自/手動調整自控設備、閥門的狀態，實現集氣站的自動化管理。

3.3生產過程的自動化控制

普光氣田SCADA系統自動化水平高，可實現集氣站的自動排污、單井自動輪換計量、水浴式加熱爐自動控制天然氣外輸溫度。其中分酸分離器分離出的殘酸按設定的高度自動排放收集。水浴式加熱爐可自動調整燃氣燃燒量進而控制外輸溫度在恒定區間。氣井產量可通過加熱爐二、三級節流閥開度自動控制產氣量。單井生產氣可通過集氣站自動倒換生產流程進入計量分離器進行氣液分離后計量。提高計量的準確度，同時分離出的液體可按設定的高度進行自動排液。

3.4流量的自動累計

普光氣田采用的儀表在精度方面高于常規儀表，均為魯格、羅斯蒙特等進口儀表，如壓力表精度為1.5%，壓力變送器精度為1‰，系統有短于常規儀器采集周期的特點，在錄取方式上也能避免由于環境因素造成的數據中斷，有效保障了測量數據的真實性、連續性、準確性。在生產氣計量方面，基于儀表的高精度特點，采取計量參數的連續累計，且配有當日、總累積流量補償，提高生產氣、自耗氣累積量的準確性，避免儀表損壞、誤差等偶然因素導致的計量輸差。

3.5異常情況報警、緊急事件處理的記錄

根據設計要求設定工藝參數的報警上、下限值，一旦測量值超出報警值，系統立即發出報警聲，同時在人機界面顯示報警原因，提醒值班人員緊急處理異常情況，避免事故的發生，同時記錄報警原因，記錄處置動作，保證了事故的可追溯性。

結束語：

目前，普光氣田SCADA系統運行良好，滿足了生產需求，過程控制部分極大地減輕了勞動強度，避免了人員在高含硫化氫現場操作設備帶來的安全風險;火氣監測與緊急關斷系統確保高含硫化氫生產現場處于可控。