數(shù)字化油田遠(yuǎn)程輸油運(yùn)行存在問題及分析

田新民

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

0 引言

隨著長(zhǎng)慶油田數(shù)字化油田建設(shè)的推進(jìn)，過去上游增壓點(diǎn)、接轉(zhuǎn)站、計(jì)量站等站點(diǎn)向聯(lián)合站輸油控制模式，由上游站點(diǎn)自行控制全部集中到中心站集中控制，通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程進(jìn)行輸油參數(shù)調(diào)整。由于采用集中控制，原來一個(gè)上游站點(diǎn)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(jìn)行控制和視頻監(jiān)控，值班人員數(shù)量大大下降，勞動(dòng)生產(chǎn)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(diǎn)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制后，保留1～2 名員工遠(yuǎn)程集中從事輸油參數(shù)調(diào)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(diào)控的員工頻繁輪流更換，與以前相對(duì)固定到一個(gè)站點(diǎn)輸油，能夠掌握來油進(jìn)液變化情況，根據(jù)進(jìn)液變化的特點(diǎn)，調(diào)整輸油參數(shù)，一個(gè)值班員工同時(shí)控制5～10 個(gè)站點(diǎn)的輸油，操作過程中很難清楚掌握和了解所管理所有站點(diǎn)的進(jìn)液特點(diǎn)，只能根據(jù)液位變化頻繁調(diào)整輸油頻率，不僅工作量較大，在運(yùn)行過程中還存在以下問題：①輸送到下游站點(diǎn)的排量不均勻，接收站點(diǎn)聯(lián)合站的三相分離器運(yùn)行也不平穩(wěn)；②參數(shù)調(diào)整時(shí)，易出現(xiàn)誤操作，輸入頻率時(shí)，頻率數(shù)值輸入偏大，造成系統(tǒng)輸油排量上升，導(dǎo)致壓力突然升高，發(fā)生管線泄漏的風(fēng)險(xiǎn)；③輸油排量沒有規(guī)律，導(dǎo)致輸油壓力也沒有規(guī)律，一旦管線發(fā)生泄漏則不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)；④發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)不能遠(yuǎn)程控制輸油參數(shù)，需要駐站員工手動(dòng)本地輸油。

2 現(xiàn)有輸油模式運(yùn)行情況

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

圖1 輸油模式

2.1 遠(yuǎn)程手動(dòng)模式

（1）特點(diǎn)：根據(jù)液位的高低，手動(dòng)遠(yuǎn)程調(diào)整變頻器輸出頻率，控制輸油參數(shù)。

（2）缺點(diǎn)：當(dāng)發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，遠(yuǎn)程不能控制輸油參數(shù)，只能依賴站控PLC 上預(yù)先設(shè)定參數(shù)運(yùn)行，頻率設(shè)置的大，易發(fā)生輸油罐被輸空的問題，頻率設(shè)置低，易發(fā)生輸油罐溢罐問題。為了解決此問題，發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間斷網(wǎng)，只能將控制變頻器轉(zhuǎn)換到本地手動(dòng)模式，在站上上班員工根據(jù)緩沖罐液位手動(dòng)調(diào)整排量。輸油頻率變化無規(guī)律，輸油壓力變化無規(guī)律。調(diào)整頻繁，24 h 調(diào)整次數(shù)是18 次。圖2～圖4 是柳十五增壓點(diǎn)輸油的排量、壓力、液位變化圖。

圖2 遠(yuǎn)程手動(dòng)模式輸油排量曲線

圖3 遠(yuǎn)程手動(dòng)模式輸油壓力曲線

圖4 遠(yuǎn)程手動(dòng)模式輸油液位曲線

2.2 高啟低停模式

（1）特點(diǎn)：按照設(shè)定的最高液位自動(dòng)啟動(dòng)輸油，按最低液位自動(dòng)停止輸油，輸油嚴(yán)重不均勻，但是比較有規(guī)律。

（2）缺點(diǎn)：輸油嚴(yán)重不均勻。壓力波動(dòng)大，基本無法監(jiān)控壓力變化，輸油發(fā)生泄漏很難判斷。圖5～圖7 是旗十四增壓點(diǎn)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(xù)輸油模式

（1）特點(diǎn)：儲(chǔ)油罐液位變化小，基本處于設(shè)定的液位附近運(yùn)行。

（2）缺點(diǎn)：輸油通過PID 調(diào)節(jié)，控制P 和I 值設(shè)置不合理時(shí)，排量波動(dòng)頻繁且沒有規(guī)律，基本不能監(jiān)控壓力變化，出現(xiàn)問題也無法監(jiān)控到。圖7～圖9 是旗四轉(zhuǎn)壓點(diǎn)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(xù)輸油模式排量曲線

圖9 液位控制連續(xù)輸油模式壓力曲線

圖10 液位控制連續(xù)輸油模式液位曲線

2.4 排量控制輸油模式

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

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

圖11 排量控制連續(xù)輸油模式排量曲線

圖12 排量控制連續(xù)輸油模式壓力曲線

圖13 排量控制連續(xù)輸油模式液位曲線

上述4 種輸油模式，適應(yīng)不同站點(diǎn)的輸油控制，從實(shí)際的運(yùn)行看，4 種輸油模式都存在不能解決來進(jìn)輸油站的原油排量不均勻且要求輸油排量均勻，便于監(jiān)控和保障下游站點(diǎn)收到的原油排量相對(duì)變化小的問題。當(dāng)輸油排量變化沒有規(guī)律時(shí)，輸油壓力變化就沒有規(guī)律，當(dāng)發(fā)生輸油管線泄漏時(shí)，很難及時(shí)通過輸油曲線變化預(yù)警泄漏事故。下游聯(lián)合站的三相分離器因各站來油排量變化過大，導(dǎo)致三相分離器分離的原油含水高和水中含油高的問題、運(yùn)行不正常（表1）。

表1 不同模式輸油參數(shù)統(tǒng)計(jì)

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(shù)統(tǒng)計(jì)表分析，排量和壓力變化偏差最小的是：排量控制連續(xù)輸油模式；液位變化偏差最小的是：液位控制連續(xù)輸油模式；液位控制連續(xù)輸油排量和壓力變化最大，也最沒有規(guī)律。排量控制連續(xù)輸油模式下，排量和壓力變化小，變化有規(guī)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(guī)律的波動(dòng)，但波動(dòng)過于頻繁，通過軟件或人為監(jiān)控的方式，管線泄漏后很難監(jiān)控到。

3 集中控制輸油解決辦法

排量控制連續(xù)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(shí)，液位高壓設(shè)定的液位值，輸油泵變頻器加速到設(shè)定的高液位頻率運(yùn)行，當(dāng)液位低于設(shè)定的液位值，輸油泵變頻器降速到設(shè)定的低液位頻率運(yùn)行。因輸油時(shí)來油進(jìn)緩沖罐在短時(shí)間會(huì)發(fā)生波動(dòng)，導(dǎo)致緩沖罐液位也發(fā)生變化，將排量控制連續(xù)輸油模式進(jìn)行修改。將原來設(shè)定的頻率變化液位，改為頻率在一定的液位區(qū)間時(shí)不發(fā)生變化。當(dāng)液位在規(guī)定的區(qū)間內(nèi)，按每天的平均排量輸油，高于這個(gè)區(qū)間瞬時(shí)排量增加3%～10%輸送，低于這個(gè)區(qū)間則瞬時(shí)排量降低3%～10%，能保證每天輸油在最平穩(wěn)的排量下輸油，且緩沖罐處于低液位，輸油壓力穩(wěn)定，方便監(jiān)控，下游站點(diǎn)收到的排量基本穩(wěn)定。為了驗(yàn)證次輸油模式，在遠(yuǎn)程手動(dòng)模式下通過人為按設(shè)定的液位區(qū)間進(jìn)行輸油。圖14～圖16 是柳十五增壓點(diǎn)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(diǎn)輸油排量變化幅度小，最大幅度是3.5%且每天只調(diào)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(dòng)小，更適合泄漏時(shí)的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和監(jiān)控，同時(shí)也能保障平穩(wěn)輸油。表2 是采用遠(yuǎn)程手動(dòng)和分液位段輸油時(shí)參數(shù)分析對(duì)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(yuǎn)程手動(dòng)和分液位段輸油時(shí)參數(shù)對(duì)比

4 結(jié)論

通過上述已經(jīng)編號(hào)程序的4 種輸油模式運(yùn)行曲線分析，4種輸油模式均不能很好地解決來油不平穩(wěn)但要求輸油平穩(wěn)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(jì)劃將分液位段輸油模式編寫成自動(dòng)控制程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平穩(wěn)輸油。這樣監(jiān)控員工的日常工作將由調(diào)整排量變成監(jiān)控排量和壓力變化，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，降低輸油運(yùn)行的安全風(fēng)險(xiǎn)。