數字化油田遠程輸油運行存在問題及分析

田新民

（中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

0 引言

隨著長慶油田數字化油田建設的推進，過去上游增壓點、接轉站、計量站等站點向聯合站輸油控制模式，由上游站點自行控制全部集中到中心站集中控制，通過網絡遠程進行輸油參數調整。由于采用集中控制，原來一個上游站點正常值班人員最少2人，變成在中心站由4～6 人輪流倒班進行控制和視頻監控，值班人員數量大大下降，勞動生產率明顯提高，人工成本明顯下降。

1 集中控制輸油存在問題

輸油站點實現遠程集中控制后，保留1～2 名員工遠程集中從事輸油參數調整和控制，并且試行兩班倒休，上12 h 休息24 h。因從事集中調控的員工頻繁輪流更換，與以前相對固定到一個站點輸油，能夠掌握來油進液變化情況，根據進液變化的特點，調整輸油參數，一個值班員工同時控制5～10 個站點的輸油，操作過程中很難清楚掌握和了解所管理所有站點的進液特點，只能根據液位變化頻繁調整輸油頻率，不僅工作量較大，在運行過程中還存在以下問題：①輸送到下游站點的排量不均勻，接收站點聯合站的三相分離器運行也不平穩；②參數調整時，易出現誤操作，輸入頻率時，頻率數值輸入偏大，造成系統輸油排量上升，導致壓力突然升高，發生管線泄漏的風險；③輸油排量沒有規律，導致輸油壓力也沒有規律，一旦管線發生泄漏則不能及時發現；④發生網絡故障時不能遠程控制輸油參數，需要駐站員工手動本地輸油。

2 現有輸油模式運行情況

為了解決上述集中輸油控制存在的問題，編制了遠程輸油控制程序，控制程序主要有4 種模式，分別是遠程手動模式、高啟低停模式、液位控制連續輸油模式和排量控制輸油模式（圖1）。

圖1 輸油模式

2.1 遠程手動模式

（1）特點：根據液位的高低，手動遠程調整變頻器輸出頻率，控制輸油參數。

（2）缺點：當發生長時間網絡故障時，遠程不能控制輸油參數，只能依賴站控PLC 上預先設定參數運行，頻率設置的大，易發生輸油罐被輸空的問題，頻率設置低，易發生輸油罐溢罐問題。為了解決此問題，發生長時間斷網，只能將控制變頻器轉換到本地手動模式，在站上上班員工根據緩沖罐液位手動調整排量。輸油頻率變化無規律，輸油壓力變化無規律。調整頻繁，24 h 調整次數是18 次。圖2～圖4 是柳十五增壓點輸油的排量、壓力、液位變化圖。

圖2 遠程手動模式輸油排量曲線

圖3 遠程手動模式輸油壓力曲線

圖4 遠程手動模式輸油液位曲線

2.2 高啟低停模式

（1）特點：按照設定的最高液位自動啟動輸油，按最低液位自動停止輸油，輸油嚴重不均勻，但是比較有規律。

（2）缺點：輸油嚴重不均勻。壓力波動大，基本無法監控壓力變化，輸油發生泄漏很難判斷。圖5～圖7 是旗十四增壓點輸油的排量、壓力、液位變化圖。

圖5 高啟低停模式輸油排量曲線

2.3 液位控制連續輸油模式

（1）特點：儲油罐液位變化小，基本處于設定的液位附近運行。

（2）缺點：輸油通過PID 調節，控制P 和I 值設置不合理時，排量波動頻繁且沒有規律，基本不能監控壓力變化，出現問題也無法監控到。圖7～圖9 是旗四轉壓點輸油的排量、壓力、液位變化圖。

圖6 高啟低停模式輸油壓力曲線

圖7 高啟低停模式輸油液位曲線

圖8 液位控制連續輸油模式排量曲線

圖9 液位控制連續輸油模式壓力曲線

圖10 液位控制連續輸油模式液位曲線

2.4 排量控制輸油模式

（1）特點：液位超過設定的液位值，按設定的高液位頻率和排量運行，低于設定液位，按設定的低液位頻率和排量運行。

（2）缺點：設置的高液位和低液位頻率偏離平均頻率時，輸油排量波動大，波動頻繁。圖11～圖13 是旗十三增壓點輸油的排量、壓力、液位變化圖。

圖11 排量控制連續輸油模式排量曲線

圖12 排量控制連續輸油模式壓力曲線

圖13 排量控制連續輸油模式液位曲線

上述4 種輸油模式，適應不同站點的輸油控制，從實際的運行看，4 種輸油模式都存在不能解決來進輸油站的原油排量不均勻且要求輸油排量均勻，便于監控和保障下游站點收到的原油排量相對變化小的問題。當輸油排量變化沒有規律時，輸油壓力變化就沒有規律，當發生輸油管線泄漏時，很難及時通過輸油曲線變化預警泄漏事故。下游聯合站的三相分離器因各站來油排量變化過大，導致三相分離器分離的原油含水高和水中含油高的問題、運行不正常（表1）。

表1 不同模式輸油參數統計

通過上述4 種輸油模式排量、壓力、液位變化曲線和輸油參數統計表分析，排量和壓力變化偏差最小的是：排量控制連續輸油模式；液位變化偏差最小的是：液位控制連續輸油模式；液位控制連續輸油排量和壓力變化最大，也最沒有規律。排量控制連續輸油模式下，排量和壓力變化小，變化有規律，是4 種輸油模式中最佳的選擇方式，但是排量和壓力頻繁有規律的波動，但波動過于頻繁，通過軟件或人為監控的方式，管線泄漏后很難監控到。

3 集中控制輸油解決辦法

排量控制連續輸油模式是4 種輸油模式中最好的一種，其控制原理是：輸油時，液位高壓設定的液位值，輸油泵變頻器加速到設定的高液位頻率運行，當液位低于設定的液位值，輸油泵變頻器降速到設定的低液位頻率運行。因輸油時來油進緩沖罐在短時間會發生波動，導致緩沖罐液位也發生變化，將排量控制連續輸油模式進行修改。將原來設定的頻率變化液位，改為頻率在一定的液位區間時不發生變化。當液位在規定的區間內，按每天的平均排量輸油，高于這個區間瞬時排量增加3%～10%輸送，低于這個區間則瞬時排量降低3%～10%，能保證每天輸油在最平穩的排量下輸油，且緩沖罐處于低液位，輸油壓力穩定，方便監控，下游站點收到的排量基本穩定。為了驗證次輸油模式，在遠程手動模式下通過人為按設定的液位區間進行輸油。圖14～圖16 是柳十五增壓點按分段輸油的排量、壓力、液位變化圖。

由圖14～圖16 可以看出，改為分液位段輸油后，柳十五增壓點輸油排量變化幅度小，最大幅度是3.5%且每天只調整5次，頻次明顯下降。排量變化幅度和頻次降低后，壓力曲線也波動小，更適合泄漏時的及時發現和監控，同時也能保障平穩輸油。表2 是采用遠程手動和分液位段輸油時參數分析對比。

圖14 分液位段控制輸油排量曲線

圖15 分液位段控制輸油壓力曲線

圖16 分液位段控制輸油液位曲線

表2 采用遠程手動和分液位段輸油時參數對比

4 結論

通過上述已經編號程序的4 種輸油模式運行曲線分析，4種輸油模式均不能很好地解決來油不平穩但要求輸油平穩的問題。采用分液位段輸油模式基本上能夠解決該問題，未來計劃將分液位段輸油模式編寫成自動控制程序，實現自動平穩輸油。這樣監控員工的日常工作將由調整排量變成監控排量和壓力變化，能及時發現泄漏現象，降低輸油運行的安全風險。