自动化技术在提高油田海管运行安全性方面的应用

【摘要】 简要介绍了目前南堡作业区海管现状、自动化监控原理及系统的主要结构,通过自动化监控系统实现对海管参数的监测,提高了海管运行的安全性。

【关键词】 海管监测自动化安全

The application of automation technique in raising security of marine pipeline: taking the NanPu operational zone of Jidong oilfield as example

Zhaofeng1, Liang Qiwu1, Ma Zhuo1, Hua Yu1, Liu Tingting2

(1.operational zone of Nanpu, Jidong oilfield, Tanghai, Hebei, 063200;

2.operational zone of land oilfield, Jidong oilfield, Tanghai, Hebei, 063200)

【Abstract】 introduce the current level ,the supervise rule and main composition about Nanpu oilfield,. through automation supervising system ,achieve the monitor to the marine pipeline, raising the security of marine pipeline.

【Key words】 marine pipeline, monitor, automation, security.

目前南堡作业区共有9条海管运行,建成投运以来受多种因素的制约,一直未能实现对海管运行系统状况的实时监测。为了保证海管出现异常情况时能够及时发现和处理,避免事态扩大造成更大损失,利用智能变送器对所有海管首末端的温度、压力进行实时监测,并通过通讯网络把这些数据上传至中控室及生产指挥中心集中处理,达到海管运行参数实时监测及预警,并实现各岛及平台海管运行参数共享,确保海管安全平稳运行。

1 南堡油田海管运行现状

南堡作业区的9条海管,分别承担着采油二区、采油三区、采油五区、导管架的原油及注入水的输送任务。整个海管系统具有“投产时间跨度大、总长度长、地面条件复杂”的特征。自2008年第一条海管投产以来,截止2013年作业区共有海管9条,总计70公里,其中85%的海管位于水下。以往对海管监测采用人工巡查的办法,但该方法常受天气及环境的制约,且巡查范围有限,难以实现对海管运行状况的全程监控。为此,开展了海管运行系统监测自动化研究。

2 自动化监控系统原理及特点

监控系统可以跟踪所有监控对象的最新数据,并定时刷新显示,同时对所有外输管线还可以循环监视其最新数据,包括压力及温度的数据,一旦发现超过或低于设定值的范围即报警提示。随着数据库存贮量的增大,可以绘制温度压力的趋势图,通过分析对比可以有效掌握了解外界各个因素对海管的压力温度的影响,从而可以让管理者进行最适当的调整。

2.1 海管参数监测系统的主要结构

管参数监测系统主要是利用智能变送器对所有海管首末端的温度、压力进行实时监测,并通过通讯网络把这些数据上传至中控室及生产指挥中心集中处理,完成监视及报警功能,从而能第一时间发现海管运行中温度、压力的异常变化,保证海管出现渗漏冻堵穿孔等异常情况时能够及时处理,以达到对海管运行参数的实时监测及预警,确保海管平稳运行。

系统中使用的智能变送器为艾默生无线压力变送器及无线温度变送器,。通讯网络则采用艾默生SmartWireless智能无线WFN架构为主体。该通讯网络分为两层(图1):第一层是现场无线设备组成的自组织网络,这些设备以自我组织、智能化的方式与网关进行无线通讯;第二层是网关和主机系统的无缝集成。主机系统可以是DCS,无线网关控制器或类似于设备管理和维护的工作站。

2.2.1 现场设备构成

现场部分主要由无线压力变送器、无线温度变送器、无线网关和中继设备组成,主要实现的功能就是向控制室发送现场采集到的信号。

2.2.2 控制室设备构成

控制室主要由RTU、电脑主机组成,其功能就是处理采集到的现场信号。

RTU作用是进行数据采集及本地控制,进行本地控制时作为系统中一个独立的工作站,这时RTU可以独立的完成连锁控制、前馈控制、反馈控制、PID等工业上常用的控制调节功能;进行数据采集时作为一个远程数据通讯单元,完成或响应本站与中心站或其它站的通讯和遥控任务。它的主要配置有CPU模板、I/O(输入/输出)模

图1 海关参数自动化监测结构图

板、通讯接口单元,以及通讯机(RADIO)、天线、电源、机箱等辅助设备。RTU能执行的任务流程取决于下载到CPU中的程序,CPU的程序可用工程中常用的编程语言编写,如梯形图、C语言等。I/O模板上的I/O通道是RTU与现场信号的接口,这些接口在符合工业标准的基础上有多种样式,满足多种信号类型。I/O模板一般都插接在RTU的总线板槽上,通过总线与CPU相连。这种结构易于I/O模板的更换和扩展。除I/O通道外,RTU的另一个重要的接口是RTU的通讯端口,RTU具有多个通讯端口,以便支持多个通讯链路。

3 参数及适用范围

现场安装的无线压力、温度变送器是罗斯蒙特3051S系列的

罗斯蒙特3051S ERS系统可以改善使用性能,3051S ERS系统采用数字结构来取代了机械部件的原因,即使在大范围变化的温度下,该系统也可以具备更快的响应时间和更加稳定、可重复的测量并且测量精度可以提高十倍以上,罗斯蒙特3051S ERS系统可提供来自每个压力变送器读数的实时访问和液位或体积测量的比例输出。罗斯蒙特3051S ERS是一个多参数的系统,更能方便提供额外的过程优化控制信息。通过各个参数及使用范围的了解,确定这套设备能满足南堡油田的日常生产需要,即使在极端环境条件下,也能为安全运行提供保障。

4 结语

通过安装海管首末端的压力及温度变送器,可以大大提高海管运行的安全性,同时还大量的减少了巡线人员的巡检次数,对所有海管首末端的温度、压力进行实时监测,并通过通讯网络把这些数据上传至中控室及生产指挥中心集中处理,完成监视及报警功能,从而能第一时间发现海管运行中温度、压力的异常变化,保证海管出现渗漏冻堵穿孔等异常情况时能够及时处理,避免事态进一步扩大造成更大损失。

参考文献:

[1]张钧.海上采油工程手册.北京:石油工业出版社,2000.

[2]SY/T4804—92海底管道系统规范.

作者简介:赵峰,男,1977年生,陕西省彬县人,工程师,现在冀东油田南堡作业区从事油田自动化研发与管理工作。