采油厂原油集输监测管理分析系统的设计

摘要：原油集输监测管理分析系统主要实现三个功能，针对油田输油管网的实际情况，详细论述了各级输油管网输差的计算方法和正常输差与非正常输差判定原则，输油管道泄漏监测的原理以及泄漏点位置的准确计算方法，系统的硬件组成、数学模型的构建及软件编程方法，系统的特点和使用注意事项。

关键词：输差分析 管道泄漏监测 RTU CIT

前言：各采油矿所生产的原油经联合站计量后进入输油管网，经输油管网汇集到厂原油外输总站，输油管道通常存在多级交汇的情况，各联合站外输的原油除经本站计量外，在进入各级输油管网前或进入厂级外输总站前往往没有经过接收计量，直接进入厂级外输计量。经常造成厂外输与各联合站之间存在较大的计量误差，即所说的输差。油田生产管理部门无法确定输差的来源，产生输差的点位，产生输差的原因，给油田生产管理带来极大的困难。输油管道泄漏的及时监视、报警、定位的可靠性和准确性具有重要的意义。

1系统的功能及工作原理

输油管网通常有多条多级输油管道组成，能够直接反映输油管网的运行情况的具体参数只有各管道两端的流量、温度、压力三个基本参数。原油集输监测管理分析系统主要实现三个功能，一是实时监测记录输油管网中各条输油管道两端流量、压力、温度基本参数的变化；二是根据输油管网中各条输油管道两端流量、压力、温度的变化，实时计算、分析、监测各段管道两端以及各级输油管网的输差变化情况，并依据相关的原则分析判定所产生的输差为正常输差还是非正常输差；三是根据输油管网中各条输油管道两端流量、压力、温度的变化，实时分析监测管道的运行情况，判定管道是否泄漏，当某一管道发生泄漏时，系统能及时给出报警，并计算出管道泄漏的准确位置。

1.1输差分析的原则

在同一条管道中，由于管道首、末两端的流量计存在一定的计量误差，由管道两端计量仪表本身正常误差引起的输差我们称为正常输差；在某些情况下，由于流量计损坏造成流量计严重超差或输油管道首、末端流量计间有泄漏点以及由于某种原因造成流量计的旁通阀门关闭不严等原因造成的输差我们成为非正常输差。输差分析目的就是如何判断这个输差是正常输差还是非正常输差。对于多条管道交汇输送的管网，输差分析的首要目的就是当管网系统输差出现非正常输差时，确定非正常输差产生的管段或部位。

1.2管道泄露监测的原理

系统采用负压波法定位管道发生泄漏时泄漏点的位置，当管道发生泄漏时，由泄漏点的压力变化产生的压力波总是沿着管道以一定的速度向管道两端传播，当压力波传到管道两端时，将引起管道两端的压力、流量变化，根据管道两端压力和流量的变化可判断出管道是否泄漏。随着泄漏点位置的不同，压力波传播到管道两端的时间也不同，根据管道两端接收到的压力波的时间差，由下式可计算出管道的泄漏点位置X

2.1系统的硬件组成

原油集输监测管理分析系统主要由参数测量系统、数据采集系统、数据通信系统和数据分析处理系统四部分组成。

参数测量系统包括各条输油管道两端的流量、压力和温度三个基本参数的测量，输油管道两端的流量计量采用0.5级以上适合原油计量的各种流量计，压力测量采用扩散硅式高灵敏度的压力变送器，温度测量采用0.5级以上一体化温度变送器。

数据采集系统主要包括远程RTU，远程RTU安装于管道两端现场，通过远程RTU采集输油管道两端的流量、压力、温度参数，经调理后送给数据通信系统。

数据通信系统主要包括发射电台、接收电台、定向天线、全向天线等组成，发射电台和定向天线安装在管道两端的现场，接收电台和全向天线安装在中心主控室。通过远程RTU采集的管道两端的流量、压力和温度信号通过无线传输方式传送给中心主控室的数据分析处理系统。

2.2系统的软件编程

原油集输监测管理分析系统分两部分，一是子站用的远程RTU采集控制、数据通讯程序，二是终端机使用的数据分析、历史数据存储和管线漏失点定位、报警等程序。

远程RTU编程采用其专用的软件开发工具包进行开发，主要用于实现现场流量、压力、温度等信号采集、计算，每一个程序扫描周期采集一次现场的信号，为使采集到的数据更加准确，我们对于压力、温度模拟信号，每个循环程序周期计算一次，每次计算采用逐次替换多样平均的计算方法。对于流量脉冲信号，每个程序周期累加一次，为了保持流量趋势曲线的平滑，每秒计算一次平均流量。远程RTU的数据采集计算结果通过无线电台传输给中心主控室的微机操作站。

选用基于WINDOWS操作平台上的CITECT 5.4组态软件开发出监控系统构成终端操作站，实现系统的数据分析计算、图形显示、过程报警、趋势及数据库管理等功能。

2.3 数据分析计算功能

实时计算各条管道及整个输油管网的输差，各个计量点位的时输油量、班输油量、日输油量和月输油量。当某条管道发生泄漏时，及时计算出泄漏点的准确位置。

2.4 过程报警功能

当输油管网发生泄漏，某条管道或整个输油管网输差超出正常输差范围时，系统通过声光的形式发出报警，并通过图形页显示报警情况，记录报警时间及报警时各参数值。

2.5 实时趋势功能

系统可实时生成各条管道两端的流量、压力、温度趋势曲线，并通过图形页实时显示各条管道两端的流量、压力、温度趋势曲线。

3.系统影响因素及解决方案

3.1变频干扰

输油管道泄漏报警定位系统采用的是负压波法定位，管线中的压力稳定是泄漏点准确定位前提条件。各站外输泵多采用变频调速控制，管道内的压力随电机的变速而变化，如果这种压力的变化达到信号报警值，系统可能出现误报，另一方面这种变化的压力和泄漏信号（压力波）混在一起，泄漏信号就难分辨出来。遇到这种情况，可以通过计算机把变频器的输出频率用标准的电流信号与实时管线压力变化进行分析处理，从而提高了确定泄漏信号的准确性。

3.2管线变径

系统中负压波的传播速度是非常重要的技术参数，它直接影响管道泄漏点的定位精度。由于管线变径或中途有加热盘管，被测液体的压力梯度、温度、粘度、密度、磨擦系数等都会发生变化，这些变化会直接影响负压波的传播速度，所以必须建立一个新的切合实际的经验数学模型，才能保证管道泄漏点的定位的精度。

3.3流量变化

流量变化是指瞬间流量大幅度变化。用工频运行的首站流量由于好油缓冲罐液位变化，值班人员人为控制流量的增大或减小，会引起系统的误报。如果把外输泵电流变换为标准信号进机，可大大减少误报率。

3.4工艺流程

联合站输油管道出汇在一起，并共用一台流量计，出口压力相互影响，给系统增加了分析输差、漏失报警的难度。解决这个问题的方法为，在个交汇口加装流量计和RTU检测系统。

4.结论

原油集输监测管理分析系统集输油管网计量数据采集记录、各条输油管道和输油管网输差分析及输油管道泄漏报警于一身。为油田生产管理提供准确、完整、系统的分析数据和手段。该系统的设计从油田生产管理的实际需要出发，将计算机技术与油田的生产管理有机地结合起来，在为实现油田生产系统化、专业化信息管理方面提供了宝贵的经验，从根本上提高油田的生产管理水平。

参考文献

1、刘宝和.油田动态监测技术进展.石油工业出版社.2001

2、谢荣华.生产测井技术应用与进展.石油工业出版社.1998

3、尚作源等.测井新技术与油气层评价进展. 石油工业出版社.1997