海上油氣田臺風期間遙控生產系統的改造

彭可偉

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057）

1 文昌油田群概況

文昌油田群位于南海北部海域珠江口盆地西部，距離湛江約274km，距海南文昌約148km。文昌油田群目前有9個在生產平臺：文昌19-1A、19-1B、19-1C、15-1A、14-3A、8-3A、8-3B、13-6A井口和文昌9-2/9-3中心平臺、文昌10-3水下井口，1艘FPSO（海洋石油116）處理終端。

文昌9-2/9-3氣田所產天然氣通過海底管線輸往香港終端，所產凝析液通過文昌8-3B→文昌8-3A→文昌14-3A→海洋石油116海管輕質鏈路輸往海洋石油116進行處理。

2 改造背景

文昌油田群所處海域，長期以來遭受臺風天氣的困擾。在臺風期間，當八級大風前沿進入第三警戒線（紅色警戒區）時，根據湛江分公司協調部以往的安排，將開始撤離除留守人員之外的其他人員，油田也將開展停產工作，停產完畢后留守人員乘直升機撤離油田現場。每次撤臺和恢復都給油田造成72h的產量損失。而在一些低等級臺風條件下（＜10級）或臺風中心在遠離油田位置經過時，現場實際仍具備生產條件，但是油田群設計之初沒有考慮臺風期間遙控生產，因此臺風期間只好生產關停。

2014年～2018年臺風關停總時間676.6h，臺風中心區域經過油田必須停產的時間為238h，如采用臺風遙控,可以至少避免436h的關停時間。如能夠爭取到這部分生產時間，將能有效提高油氣田的生產時率。

3 可行性分析

目前海上氣田普遍具備臺風生產模式，國內尚無以FPSO為中心的油田遠程遙控生產實施案例[1]，更無臺風遙控生產的相關經驗。

由于文昌14-3A一路海管所輸送原油油品較好，在停輸時不會發生凝管，因此文昌9-2/9-3平臺、文昌8-3A平臺、文昌8-3B平臺以及海洋石油116具備臺風期間遙控生產的能力。其中文昌9-2/9-3平臺、海洋石油116油輪使用透平帶載生產，文昌8-3B和文昌8-3A平臺使用臨時發電機帶載生產。

海上油氣田裝置本身配置有中央控制系統，中控系統包括了基本的生產控制系統，生產關斷系統和火氣控制系統，基本具備對裝置的全面監控。要實現臺風遙控生產，油田設施只需在以下兩個方面進行改造和完善：一是建立陸地遠程控制中心和可靠的海陸控制通訊鏈路，實現陸地控制中心對海上現場的遙感遙測遙調[2]。二是根據遙控需求對海上設施進行適應性改造，實現人員撤離后在安全環保基礎上延續生產和安全關停。

4 衛星通訊系統改造

目前文昌油田群的海上生產設施中，文昌9-2/9-3平臺、文昌19-1A平臺設置有衛星通訊系統。在臺風遙控生產期間，平臺的工控網信號傳輸將通過衛星系統與湛江基地遙控中心建立通訊聯系。文昌9-2/9-3平臺與文昌8-3B平臺之間設置有微波通訊系統，海洋石油116和文昌19-1A平臺、文昌8-3B和文昌8-3A平臺之間設置有海底光纖通訊。

1）改造文昌9-2/9-3平臺的衛星通訊系統。包括在室外衛星天線增加天線罩，以及增加一條對湛江基地的通訊路由，平臺及湛江基地各新增一臺衛星MODEM，用于中控數據傳輸[3]，并與原有的平臺←→湛江基地的衛星通訊路由互為備份。

2）改造文昌19-1A平臺的衛星通訊系統。包括更換BUC功放，原有MODEM需更換成與新BUC匹配的L波導MODEM，并增加1臺衛星MODEM，另外對19-1A衛星系統增加UPS不間斷供電，保證平臺撤臺后衛星通訊的正常使用，兩條衛星通訊路由用于油輪中控數據傳輸，互為備份。

改造后的通訊路由有兩路，一路為：文昌8-3A平臺（光纖）←→文昌8-3B平臺（微波）←→文昌9-2/9-3平臺（衛星）←→湛江基地遙控中心。另一路為：海洋石油116油輪（光纖）←→文昌19-1A平臺（衛星）←→湛江基地遙控中心。

5 生產公用系統適應性改造

5.1 工藝系統改造

1）文昌9-2/9-3井口至壓縮機進口的生產設備均可實現遠程遙控生產，而濕氣壓縮機、干氣壓縮機等無遠程控制功能，需修改中控系統程序中與現場壓縮機通訊權限，實現從中控操作站對壓縮機進行操作。

2）文昌8-3B和8-3A平臺工藝系統無需改造，只需將平臺越站SDV閥手動強制打開。因臨時發電機功率受限，兩平臺需優先關停部分高含水、功率大的井，退出脫水系統，降低平臺生產電的負荷。經過海管水利核算，遙控生產期間，由于輸液量降低，各平臺的生產系統的壓力低報警值需調整[4]。

3）海洋石油116油輪根據生產需求，需在輕質一級分離器油相出口改造管線直接進入油艙，旁通加熱器、二級分離器。油輪的生產系統需在工藝條件改變后調節達到穩定后再撤離人員。

5.2 公用系統改造

1)增加臨時發電機遠程停機功能，增加臨時機補油流程和遠程加油功能，對啟動蓄電池進行改造。

2)電氣間、中控室增加溫濕度監測功能，數據遠傳；電池間等危險房間增加壓差監測報警功能，數據遠傳；主開關間、應急開關間、中控室、電池間暖通設備（空調、風機）增加遠程啟動功能。

3)增加透平機組遠程停機功能，機組滑油冷卻風扇配電改造、輔機盤供電改造及新增蓄電池的改造。

6 儀表控制系統的改造和優化

文昌油田群儀控系統包括過程控制系統(PCS)、應急關斷系統(ESD)和火氣監控系統(FGS)[5]。三套系統相互獨立，在管理層側共享人機界面和通信網絡。儀控系統改造工作，主要是采集新增的生產數據和現場設備狀態等信息，并將控制系統所有數據和信息通過海陸通信傳輸至陸地遙控中心進行監控，陸地遙控中心可對海上平臺生產過程控制系統實行全功能性的遙測和限制功能的遙控。

6.1 遙控監控和操作改造

建立陸地遙控生產監控中心，通過在陸地監控中心設置各個平臺遠程操作電腦采用遠程登錄對應平臺中控系統操作站的方式，遙控現場生產操作，實現工藝系統、公用系統提出的遙控要求。遠程操作站增加ESD1、ESD2、ESD3軟按鈕，實現遠程觸發ESD-1、2、3級關斷的功能。

6.2 通訊中斷引發關停改造

在臺風生產模式下，通過衛星通訊鏈路中斷10min自動觸發ESD-3級生產關停，延時10min后，文昌8-3A平臺和文昌8-3B平臺觸發ESD-1級關停；文昌9-2/9-3平臺和海洋石油116的透平后潤滑開始，待透平后潤滑結束，反饋信號至中控系統后，中控系統觸發ESD-1級關停的邏輯。

為實現衛星通訊鏈路中斷10min自動觸發ESD-3級生產關停的功能，需在陸地搭建一套PCS小系統，通過這套系統CPU與平臺ESD系統進行通訊，當檢測到通訊中斷后，平臺ESD系統開始計時，10min內通訊恢復則計時清零，否則開始執行ESD-3級生產關停，延時后再自動觸發ESD-1級棄平臺關斷[6]。

6.3 關斷邏輯優化

為了保證文昌油田群輕質鏈路各平臺的安全生產，需要對原來的生產關斷邏輯進行優化。總體思路是：本平臺一級關斷信號、三級關斷信號和臨時機關停（失主電），只引起本平臺相應關停，不給其他平臺關停信號；本平臺二級關斷信號會引起上游平臺三級關斷。

總之，文昌油田群在實施通訊系統、儀控系統和生產公用系統的改造和優化后，在陸地遙控測試各項功能正常。本年度經歷了1次避臺。避臺期間，文昌9-2/9-3平臺和海洋石油116終端衛星通訊系統正常，遙控生產系統平穩，帶來了一定的社會效益和經濟效益。

1）社會效益方面，文昌9-2/9-3平臺在臺風期間給香港平穩供氣，確保下游用戶的正常用氣。

2）經濟效益方面，2020年臺風避臺時間共計2.5d，由于油田群確保遙控生產成功，多產天然氣315×104m3，多產原油1997 m3。