米桑油田應(yīng)急電站建設(shè)及應(yīng)用

馬福軍

（中海石油伊拉克有限公司，北京 100028）

1 概述

米桑油田群位于伊拉克東南部，包括3個(gè)油田：Abu Ghirab、Buzurgan和Fauqi，合同區(qū)面積為563.0 km2。2010年5月，中國海洋石油集團(tuán)有限公司（簡稱“中海油”）聯(lián)手土耳其國家石油公司，與伊拉克簽訂為期20年的米桑油田群技術(shù)服務(wù)合同。9年后，在中海油的主導(dǎo)下，一座現(xiàn)代化油田在戰(zhàn)后重建的伊拉克平地而起，米桑油田成為中伊兩國共建“一帶一路”務(wù)實(shí)合作的新亮點(diǎn)。米桑油田布澤干終端規(guī)劃占地面積約4.0 km2，目前，生產(chǎn)區(qū)域設(shè)施面積為2.5 km2，建有原油處理廠、天然氣處理廠、水處理廠及電廠。原油處理廠主要對(duì)各脫氣站來液進(jìn)行脫氣、加熱、脫水和脫鹽處理，處理合格后的原油通過管道外輸。天然氣處理廠的主要功能是對(duì)來自脫氣站的天然氣進(jìn)行脫硫、脫碳處理并對(duì)硫磺進(jìn)行回收，處理合格的天然氣提供給電廠和加熱爐等設(shè)備作為燃料。水處理廠由清水單元、污水單元和注水單元組成，清水單元是對(duì)來自底格里斯河和穆沙拉河的水進(jìn)行凈化處理，處理后的水提供給油田生產(chǎn)、生活用戶；污水單元是對(duì)含油污水進(jìn)行凈化處理；注水單元是將處理過的生產(chǎn)水和部分清水加壓后回注地層。電廠主要利用天然氣處理廠提供的天然氣發(fā)電，負(fù)責(zé)整個(gè)油田區(qū)域生產(chǎn)、生活所需的電力供應(yīng)。

受戰(zhàn)亂等因素影響，伊拉克國家電網(wǎng)質(zhì)量非常差且不穩(wěn)定，電壓頻率忽高忽低且經(jīng)常關(guān)停，所以油田供電主要依靠油田的自備電站孤網(wǎng)運(yùn)行。影響油田電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的因素包括電廠發(fā)電機(jī)組及輔助系統(tǒng)、天然氣處理廠供氣質(zhì)量、高架線運(yùn)行情況等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因油田自備電站發(fā)電機(jī)組自身因素或電廠外因素導(dǎo)致電廠關(guān)停、整個(gè)油田失電的情況每年都要發(fā)生十幾次。伊拉克布澤干終端（見圖1）承擔(dān)著米桑油田的生產(chǎn)重任，所以在油田電廠關(guān)停后，如何保證油、氣、水、電4個(gè)廠的一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷用戶電力供應(yīng)以及電廠的黑啟動(dòng)電源，不發(fā)生安全事故、不影響后續(xù)恢復(fù)供電后盡快復(fù)產(chǎn)，是一個(gè)重要課題。

圖1 米桑油田布澤干終端示意

建設(shè)應(yīng)急電站前，布澤干終端各廠應(yīng)急電源處于各自為政、分散管理的狀態(tài)。電廠有1臺(tái)1.6 MW應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組DG1，在發(fā)電機(jī)組關(guān)停、國網(wǎng)失電的情況下，因DG1容量限制，無法直接啟動(dòng)主力發(fā)電機(jī)組3#/4#GT，首先需要啟動(dòng)DG1，其次啟動(dòng)1#GT或2#GT，最后啟動(dòng)3#GT或4#GT，完成電廠黑啟動(dòng)，整個(gè)過程需耗時(shí)4 h（見圖2）。

圖2 電廠電力系統(tǒng)單線圖

原油處理廠有1臺(tái)2.0 MW應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組（投用時(shí)間長，狀況不好），在電廠關(guān)停的情況下，手動(dòng)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組，為熱媒爐、不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）、消防系統(tǒng)、應(yīng)急照明等供電（見圖3）。

圖3 原油處理廠電力系統(tǒng)單線圖

天然氣處理廠和水處理廠依靠1臺(tái)1.5 MW的臨時(shí)柴油發(fā)電機(jī)組供電，在電廠關(guān)停的情況下，手動(dòng)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組，為儀表風(fēng)系統(tǒng)、蒸汽鍋爐、UPS、消防系統(tǒng)、應(yīng)急照明等供電。

2 應(yīng)急電站建設(shè)的必要性及設(shè)想

為解決在國網(wǎng)關(guān)停情況下電廠的黑啟動(dòng)耗時(shí)長、原油處理廠應(yīng)急柴油機(jī)故障風(fēng)險(xiǎn)大、天然氣處理廠及水處理廠無固定應(yīng)急電源的問題，建設(shè)一個(gè)應(yīng)急電站，統(tǒng)一為4個(gè)廠提供應(yīng)急電源迫在眉睫。

首先，要明確4個(gè)廠的應(yīng)急負(fù)荷，為應(yīng)急電站發(fā)電機(jī)組容量的選擇提供依據(jù)。經(jīng)整理，各廠應(yīng)急負(fù)荷如表1所示。

表1 各廠應(yīng)急負(fù)荷

其次，選擇應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的布置及供電方式。在全油田失電情況下，出于快速恢復(fù)電源的重要性及應(yīng)急發(fā)電機(jī)組維護(hù)、操作便利性等方面的考量，應(yīng)急電站設(shè)在電廠比較合適，在電廠失電的情況下，自動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組，同時(shí)自動(dòng)為電廠、原油處理廠、天然氣處理廠及水廠應(yīng)急負(fù)荷供電。設(shè)想應(yīng)急供電單線圖如圖4所示。

圖4 應(yīng)急供電單線圖

3 應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的選擇

應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的選擇需考慮以下方面。

（1）機(jī)組數(shù)量及容量的選擇：不僅需考慮機(jī)組容量滿足電、油、氣、水廠應(yīng)急負(fù)荷需要，還需考慮在一臺(tái)機(jī)組故障的情況下，單臺(tái)機(jī)組滿足電廠黑啟動(dòng)的需要。

（2）機(jī)組運(yùn)行性能及可靠性：機(jī)組性能需適應(yīng)中東夏季極端的高溫環(huán)境，同時(shí)需考慮機(jī)組運(yùn)行的可靠性，在實(shí)際應(yīng)用中成功通過嚴(yán)格的現(xiàn)場穩(wěn)定性測(cè)試。

（3）機(jī)組售后服務(wù)：在中東地區(qū)特殊局勢(shì)下，本地要有較好的售后服務(wù)機(jī)構(gòu)。

（4）經(jīng)濟(jì)性：費(fèi)用要控制在預(yù)算范圍內(nèi)。

經(jīng)公開招標(biāo)，最終選擇了兩臺(tái)卡特彼勒C175-16柴油發(fā)電機(jī)組，此型機(jī)組已面市十多年，在全球范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用和較好的口碑，在本地也有代理商網(wǎng)絡(luò)提供零件和維修服務(wù)。

相關(guān)銘牌參數(shù)：額定功率為3 100 kⅤA（2 480 kW），額定頻率為50 Hz，輸出電壓為6.6 kⅤ。

4 應(yīng)急電站運(yùn)行情況介紹

應(yīng)急電站投用后，實(shí)際運(yùn)行有兩種優(yōu)先模式。

4.1 模式1

兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組控制方式均選取“AUTO”“NORMAL”模式，在該模式下，電廠關(guān)停失電后，兩臺(tái)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組DG2/DG3將自動(dòng)啟動(dòng)，某一臺(tái)達(dá)到額定電壓和頻率后，自動(dòng)閉合發(fā)電機(jī)組出口開關(guān)，自動(dòng)帶載，另一臺(tái)發(fā)電機(jī)組將通過同期表自動(dòng)并上已經(jīng)投用的發(fā)電機(jī)組，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組將保持自動(dòng)平均帶載并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)。

4.2 模式2

一臺(tái)發(fā)電機(jī)組在“AUTO”“MASTER”模式，另一臺(tái)機(jī)組在“AUTO”“SLAⅤE”模式，電廠關(guān)停失電后，“MASTER”發(fā)電機(jī)組首先啟動(dòng)帶載投用，“SLAⅤE”機(jī)組隨后自動(dòng)啟動(dòng)并通過同期裝置并車投用，兩臺(tái)機(jī)組自動(dòng)平均帶載并聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)每臺(tái)機(jī)組帶載小于30%機(jī)組額定功率并持續(xù)5 min后，“SLAⅤE”機(jī)組將自動(dòng)解列退出運(yùn)行并停機(jī)，當(dāng)“MASTER”機(jī)組帶載超過60%額定功率并持續(xù)5 s，“SLAⅤE”機(jī)組將自動(dòng)啟動(dòng)重新帶載投用。

根據(jù)米桑油田布澤干終端的實(shí)際情況，應(yīng)急電站投用后，主要選擇模式1運(yùn)行。投用兩年多以來，歷經(jīng)多次電廠失電關(guān)停，均成功啟動(dòng)投用。除了按照正常維護(hù)要求更換蓄電池及加注冷卻液，未發(fā)生任何故障。

5 結(jié)語

米桑油田應(yīng)急電站的建設(shè)投用，不僅能保證油、氣、水、電廠正常電源丟失后的重要負(fù)荷電力供應(yīng)，避免安全生產(chǎn)事故及設(shè)備損壞，還能為電廠黑啟動(dòng)提供電力保障，黑啟動(dòng)時(shí)間可從4 h縮短到1 h，按照日產(chǎn)原油20萬桶計(jì)算，可減少產(chǎn)量損失2.5萬桶。事實(shí)證明，米桑油田應(yīng)急電站的建設(shè)是必要的和成功的。