蘇里格氣田無人值守站試驗研究

劉銀春＊ 趙旭 張鳳喜 劉 王登海 楊家茂 楊光

（1.西安長慶科技工程有限責(zé)任公司；2.蘇里格氣田開發(fā)指揮部）

蘇里格氣田無人值守站試驗研究

劉銀春＊1趙旭2張鳳喜1劉1王登海1楊家茂1楊光1

（1.西安長慶科技工程有限責(zé)任公司；2.蘇里格氣田開發(fā)指揮部）

介紹了蘇里格東部氣田和中部氣田結(jié)合各自區(qū)塊的特點和建設(shè)現(xiàn)狀開展了無人值守站試驗。東部氣田形成了“站場無人值守，運(yùn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、事故緊急關(guān)斷、故障人工排除”的管理模式；中部氣田形成了“有人值守、定時巡檢、遠(yuǎn)程通知、站內(nèi)操作”的管理模式。通過分析這兩種不同管理模式的優(yōu)缺點和實用范圍，提出了優(yōu)化完善的建議，對實現(xiàn)氣田數(shù)字化管理和用工總量的控制有著重要的意義。

蘇里格氣田；無人值守站試驗；集氣站；自動控制；數(shù)字化

按照《蘇里格氣田230×108m3/a開發(fā)規(guī)劃》，蘇里格氣田將建成上萬口井、上百座集氣站，按照中國石油天然氣集團(tuán)公司的要求，氣田達(dá)產(chǎn)時用工總量應(yīng)控制在2 000人以內(nèi)。若采用目前的生產(chǎn)指揮部遠(yuǎn)程監(jiān)視、集氣站駐站人員人工操作的常規(guī)生產(chǎn)管理模式，無法滿足氣田快速建設(shè)的需要。針對大氣田人力資源嚴(yán)重不足的現(xiàn)實，只有創(chuàng)新管理模式，進(jìn)一步提高管理水平，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)過程自動化、科學(xué)化、現(xiàn)代化、數(shù)字化管理，才能有效地減少現(xiàn)場操作次數(shù)，降低安全風(fēng)險，減少日常井站維護(hù)工作量，精簡組織機(jī)構(gòu)，減少操作人員，降低運(yùn)行成本。

為了將數(shù)字化管理技術(shù)進(jìn)一步延伸，緩解人力資源不足的壓力，適應(yīng)大氣田管理，長慶油田分別在蘇里格東部氣田和中部氣田開展了無人值守站試驗。利用Internet技術(shù)、計算機(jī)軟硬件技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、自動控制技術(shù)等科技手段對多個集氣站進(jìn)行實時監(jiān)控，完成所控集氣站的視頻監(jiān)視、數(shù)據(jù)采集、報表生成等生產(chǎn)運(yùn)行管理工作，實現(xiàn)了集氣站無人或少人值守。

1 蘇里格氣田標(biāo)準(zhǔn)集氣站

1.1 工藝流程

蘇里格氣田已全面推行“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、模塊化建設(shè)”的開發(fā)模式，集氣站的標(biāo)準(zhǔn)工藝流程為：天然氣經(jīng)采氣干管匯集后進(jìn)入集氣站進(jìn)站區(qū)，在進(jìn)站區(qū)通過控制閥控制干管的來氣，然后進(jìn)入氣液分離器進(jìn)行分離，再進(jìn)入壓縮機(jī)增壓至3.5MPa，計量后外輸；設(shè)置壓縮機(jī)旁通管路，在夏季單井運(yùn)行壓力較高時，實現(xiàn)不增壓直接外輸。

1.2 自動控制設(shè)備

為滿足集氣站生產(chǎn)管理需要，主要配置了以下自動控制設(shè)備：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（站控系統(tǒng)）1套，包括操作員站和數(shù)據(jù)采集單元等；分離器、閃蒸分液罐設(shè)置液位變送器和自動排液系統(tǒng)；分離器進(jìn)口設(shè)置壓力變送器；天然氣外輸設(shè)置智能旋進(jìn)流量計；出站設(shè)置氣動緊急切斷閥、手動觸發(fā)按鈕；可燃?xì)怏w濃度檢測設(shè)備；視頻監(jiān)視系統(tǒng)。

1.3 自動控制水平

根據(jù)集氣站站控系統(tǒng)的設(shè)置，實現(xiàn)集氣站有人值守、定時巡檢、生產(chǎn)指揮中心遠(yuǎn)程監(jiān)視的自動控制水平。

站控系統(tǒng)接收集氣站所轄各單井生產(chǎn)數(shù)據(jù)；檢測井場運(yùn)行狀況；實現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻巡井；遠(yuǎn)程開、關(guān)井口高低壓緊急切斷閥；實現(xiàn)分離器、閃蒸分液罐的液位檢測及自動控制，可自動排液；監(jiān)測分離器進(jìn)口壓力，即采氣管道進(jìn)站壓力；監(jiān)測生產(chǎn)區(qū)域的可燃?xì)怏w濃度；監(jiān)測集氣站外輸天然氣流量、溫度、壓力等參數(shù)；設(shè)置出站緊急關(guān)斷按鈕，實現(xiàn)集氣站外輸管道的快速切斷；實現(xiàn)全站、全天候的視頻監(jiān)視；將集氣站相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)上傳至蘇里格氣田生產(chǎn)指揮部。

2 無人值守站試驗

2.1 蘇里格東部氣田無人值守站試驗

通過對集氣站關(guān)鍵設(shè)施設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化升級，在已有標(biāo)準(zhǔn)集氣站的自動控制功能基礎(chǔ)上，完善了生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時監(jiān)測、安全遠(yuǎn)程自動控制和安防智能監(jiān)控系統(tǒng)。

2.1.1 完善生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時監(jiān)測系統(tǒng)

一是將發(fā)動機(jī)、壓縮機(jī)檢測控制的所有參數(shù)都通過MODBUS傳輸至壓縮機(jī)組的PLC上及集氣站站控系統(tǒng)，與集氣站站控系統(tǒng)的通信方式選用RS485接口和MODBUS for RTU協(xié)議，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測壓縮機(jī)運(yùn)行參數(shù)；二是增加污水罐的頂裝式浮球液位計（變送型），遠(yuǎn)程監(jiān)測污水罐液位，方便調(diào)度安排污水拉運(yùn)；三是集氣站可燃?xì)怏w探測器報警信號接入站控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測并高限報警；四是增加集氣站站控系統(tǒng)的I/O點數(shù)，包括AI點、DI點、DO點和RS485接口1路。

2.1.2 增加遠(yuǎn)程自動控制系統(tǒng)

一是將集氣站進(jìn)站區(qū)、分離器區(qū)、外輸區(qū)放空系統(tǒng)的手動放空閥改裝為帶遠(yuǎn)程控制的電動閥，實現(xiàn)緊急情況自動放空、遠(yuǎn)程點火；二是進(jìn)站干管及外輸支線設(shè)置帶遠(yuǎn)程控制電動球閥，實現(xiàn)遠(yuǎn)程緊急關(guān)斷；三是將壓縮機(jī)控制系統(tǒng)通過RS485接口和MODBUS for RTU協(xié)議接入站控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程緊急停車；四是增加發(fā)電機(jī)自啟動裝置，將ATS手動切換裝置更換為自動切換裝置，當(dāng)外電斷開或供電電壓不足時，啟動報警器，并自啟動發(fā)電機(jī)，實現(xiàn)外電與發(fā)電機(jī)自動切換。

2.1.3 加強(qiáng)安防智能監(jiān)控系統(tǒng)

一是在關(guān)鍵路口設(shè)置電子路卡值勤系統(tǒng)，包括高清攝像機(jī)、太陽能電池板、5.8G網(wǎng)橋，實現(xiàn)對過往車輛車牌的抓拍、連續(xù)錄像、自動記錄等；數(shù)據(jù)通過5.8G無線網(wǎng)橋傳入相關(guān)集氣站，后經(jīng)支線光纜上傳至中心管理站；二是設(shè)置可視門禁對講系統(tǒng)，包括智能門禁控制器、脈沖鎖、讀卡器、出門按鈕、感應(yīng)卡，通過可視化界面，遠(yuǎn)程實現(xiàn)集氣站、機(jī)柜間電磁門的開啟，系統(tǒng)自動記錄出入人員信息；三是設(shè)置周界紅外告警系統(tǒng)，包括紅外對射報警主機(jī)、紅外對射報警探頭、電源適配器，實時監(jiān)測非法入侵、自動報警、遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)，記錄報警信息日志；當(dāng)自動報警時，視頻自動切換至相應(yīng)界面，經(jīng)監(jiān)控人員確認(rèn)后才能消除報警；四是增加高清攝像機(jī)及云臺，優(yōu)化集氣站攝像頭布局，增加入侵聯(lián)動告警功能，實現(xiàn)對監(jiān)視范圍人員的軌跡跟蹤，對非法入侵進(jìn)行現(xiàn)場聲音告警，并且具備控制、回放、查閱的功能。

通過升級改造，試驗站實現(xiàn)了井場、進(jìn)站區(qū)、壓縮機(jī)、分離器、閃蒸分液罐等關(guān)鍵設(shè)施設(shè)備的壓力、溫度、液位等關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)控、報警、控制；設(shè)置的智能化、自動化、遠(yuǎn)程化的安保系統(tǒng)確保了集氣站的安全運(yùn)行；試驗站只需每日巡檢1次，檢查設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、現(xiàn)場運(yùn)行參數(shù)與中心管理站監(jiān)測參數(shù)的比對等工作。

在井區(qū)部設(shè)置中心管理站，中心管理站內(nèi)設(shè)監(jiān)控室，建有站控系統(tǒng)1套、服務(wù)器1套、操作員站1套，與集氣站通信采用RJ45接口、TCP/IP協(xié)議，完成對試驗站的遠(yuǎn)程監(jiān)控，緊急情況下可采用關(guān)斷、放空等方式，確保站場的安全，并及時安排搶險維修人員現(xiàn)場處理。試驗站達(dá)到了“站場無人值守、運(yùn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、事故緊急關(guān)斷、故障人工排除”的控制水平。

2.2 蘇里格中部氣田“集中監(jiān)視、站內(nèi)操作”試驗

蘇里格中部氣田未對標(biāo)準(zhǔn)化集氣站做任何改造，而是充分利用已有數(shù)字化成果，在井區(qū)部設(shè)置中心管理站，完善及優(yōu)化中心管理站的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對全區(qū)塊的集氣站遠(yuǎn)程集中監(jiān)視，達(dá)到中心管理站集中監(jiān)視、集氣站站內(nèi)人工操作的控制水平。

中心管理站監(jiān)控系統(tǒng)主要包括生產(chǎn)運(yùn)行管理、電子巡井、集氣站視頻監(jiān)控、井場視頻監(jiān)測、單井遠(yuǎn)程控制、夜間無人值守、員工動態(tài)識別和報表自動生成等系統(tǒng)。

一是生產(chǎn)運(yùn)行管理系統(tǒng)。實時監(jiān)測集氣站內(nèi)進(jìn)站區(qū)、壓縮機(jī)、分離器、閃蒸分液罐等關(guān)鍵設(shè)備的關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)。

二是電子巡井系統(tǒng)。按照設(shè)定時間及周期，對井場進(jìn)行電子視頻巡井，并自動傳回、保存井場圖片。

三是集氣站視頻監(jiān)控系統(tǒng)。對集氣站內(nèi)及周邊進(jìn)行全天候、全面的視頻監(jiān)視，實現(xiàn)對監(jiān)視范圍人員的軌跡跟蹤，對非法入侵進(jìn)行現(xiàn)場聲音告警。

四是井場視頻監(jiān)測系統(tǒng)。對井場進(jìn)行實時視頻監(jiān)測，確保井場安全、平穩(wěn)生產(chǎn)。

五是單井遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。遠(yuǎn)程開、關(guān)井口高低壓緊急截斷閥，避免因井口超壓和管道泄漏而發(fā)生事故；設(shè)置一鍵全站關(guān)井、一鍵全干管關(guān)井等實用功能，方便不同事故的快速處理。

六是夜間無人值守系統(tǒng)。設(shè)置關(guān)鍵參數(shù)的報警區(qū)間，達(dá)到不同的報警范圍采用圖像、聲音、閃光等不同報警方式，確保夜間無人值守實施的可行性。

七是員工動態(tài)識別系統(tǒng)。視頻監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)有身份識別系統(tǒng)，不同的授權(quán)人員佩戴不同的身份識別卡；不同識別卡在視頻監(jiān)控系統(tǒng)有不同的監(jiān)控級別，如站內(nèi)人員進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)域只是視頻軌跡跟蹤，污水拉運(yùn)人員則是軌跡跟蹤、視頻報警，非法闖入人員則是軌跡跟蹤、聲音報警。站內(nèi)人員進(jìn)出站均記錄并上傳至中心管理站，中心管理站可以方便查閱各集氣站駐站人員的詳細(xì)信息。

八是報表自動生成系統(tǒng)。根據(jù)作業(yè)區(qū)報表要求，將格式固化到報表自動生成系統(tǒng)內(nèi)，根據(jù)報表數(shù)據(jù)更新周期，按時采集相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)集氣站生產(chǎn)報表在中心管理站自動生成。

集氣站設(shè)少量值班人員，每日定時巡檢1次。若站內(nèi)出現(xiàn)異常，由值班人員電話通知站內(nèi)人員進(jìn)行處理。形成了“有人值守、定時巡檢、遠(yuǎn)程通知、站內(nèi)操作”的運(yùn)行管理模式，駐站人員由6人減少到3人。

2.3 試驗站綜合對比

2.3.1 常規(guī)集氣站

常規(guī)集氣站采用站場有人值守、周期巡檢、站內(nèi)操作、生產(chǎn)管理中心遠(yuǎn)程監(jiān)視的生產(chǎn)管理模式。此運(yùn)行模式站內(nèi)值班人員較多，生產(chǎn)管理成本高；值班人員距生產(chǎn)區(qū)較近，安全風(fēng)險較大；站內(nèi)生活配套設(shè)施齊全，水、電、氣等能耗高。但是，站內(nèi)人員能夠快速處理各類緊急情況，應(yīng)急處理能力強(qiáng)。

2.3.2 東部氣田試驗站

東部氣田試驗站采用站場無人值守、事故緊急關(guān)斷、故障人工排除、生產(chǎn)管理中心遠(yuǎn)程監(jiān)控的生產(chǎn)管理模式。此運(yùn)行模式站內(nèi)無常駐人員，降低了生產(chǎn)管理成本，也降低了人員的安全風(fēng)險；站內(nèi)無生活配套設(shè)施，降低了水、電、氣等能耗。但是，事故工況下只能采用遠(yuǎn)程緊急關(guān)斷及放空來確保站場及管道安全，事故處理延遲。集氣站增加了遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、安防系統(tǒng)，雖然減少了生活配套，但是總體投資較常規(guī)集氣站略有增加。

2.3.3 中部氣田試驗站

中部氣田試驗站采用站場有人值守、定期巡檢、遠(yuǎn)程通知、站內(nèi)操作、生產(chǎn)管理中心遠(yuǎn)程監(jiān)視的生產(chǎn)管理模式。此運(yùn)行模式減少了站內(nèi)常駐人員，降低了生產(chǎn)管理成本，一定程度上也降低了人員的安全風(fēng)險；減少了站內(nèi)生活配套設(shè)施，降低了水、電、氣等能耗。而且，站內(nèi)人員能夠快速處理緊急情況，應(yīng)急處理能力較強(qiáng)。集氣站減少了生活配套，投資較常規(guī)集氣站略有減少。

3 結(jié)論及建議

通過對蘇里格氣田已有的數(shù)字化系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)等進(jìn)行升級改造，可以實現(xiàn)“站場無人值守，運(yùn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、事故緊急關(guān)斷、故障人工排除”，提高了氣田的管理水平，達(dá)到減員增效，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本的目的［1］。

東部氣田的運(yùn)行模式管理水平高，運(yùn)行成本低，更適合于蘇里格氣田生產(chǎn)開發(fā)的實際，經(jīng)優(yōu)化完善后可在新建區(qū)塊內(nèi)推廣。中部氣田的試驗未對標(biāo)準(zhǔn)集氣站做任何改造，可在已建區(qū)塊內(nèi)推廣，以提高整個氣田的管理水平。

中心管理站管轄集氣站數(shù)量應(yīng)適中，管轄集氣站太少會造成人力、物力的浪費(fèi), 經(jīng)濟(jì)性較差，不能充分發(fā)揮無人值守站模式的優(yōu)勢；而若管轄太多，將會延長事故延遲處理的時間，給管理帶來不便，降低系統(tǒng)的安全性和可靠性，不利于氣田平穩(wěn)運(yùn)行。

集氣站要實現(xiàn)全天候無人值守，不僅要有一套能夠長期穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，而且需要有一系列動作靈敏、可靠性高的基礎(chǔ)設(shè)備（電動閥、自啟動發(fā)動機(jī)等）與之相配合，還需具備一系列的技術(shù)措施、組織措施、管理制度和先進(jìn)的管理手段與之相適應(yīng)［1］。因此，無人值守站需要把提高設(shè)備、系統(tǒng)的可靠性作為主要目標(biāo)；同時配套相應(yīng)的生產(chǎn)管理辦法和制度，規(guī)范生產(chǎn)管理職責(zé)、明確巡檢周期及內(nèi)容、編制應(yīng)急預(yù)案等，才能確保無人值守站平穩(wěn)運(yùn)行。

[1] 張高歌,王建明.無人值班大型離心泵站的技術(shù)要求[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2007,17(17): 255-257.

TE938

A

1004-2970（2011）01-0047-03

劉銀春等. 蘇里格氣田無人值守站試驗研究. 石油規(guī)劃設(shè)計，2011，22（1）：47～49

* 劉銀春，男，助理工程師。2005年畢業(yè)于西南石油大學(xué)油氣儲運(yùn)工程專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位?，F(xiàn)在西安長慶科技工程有限責(zé)任公司，從事氣田地面工程設(shè)計和研究工作。地址：陜西省西安市未央?yún)^(qū)長慶興隆園小區(qū)長慶大廈908室，710018。E-mail：liuyingchun20011@126.com

2010-03-12

谷風(fēng)樺