(西安石油大學(xué),陜西 西安 710000)
數(shù)字化集氣站橇技術(shù)在氣田地面集輸工程的應(yīng)用
龐 歡
(西安石油大學(xué),陜西 西安 710000)
數(shù)字化集氣站撬是集各采氣井來氣匯總系統(tǒng)、氣水分離、排液和放空處理系統(tǒng)、管道清管系統(tǒng)、外輸計量系統(tǒng)、自用氣減壓系統(tǒng)等于一體并進(jìn)行集成數(shù)字化自動控制的新型撬裝,滿足原集氣站所有工藝要求,通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用,不僅能確保正常生產(chǎn)運作,且實現(xiàn)對現(xiàn)場集氣站設(shè)備的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和控制,達(dá)到現(xiàn)場無人值守。裝置建設(shè)安裝工期短,占地面積小,日處理量穩(wěn)定,在蘇里格氣田試驗及應(yīng)用,極好的表現(xiàn)也為天然氣集氣站全面數(shù)字化建設(shè)打下了良好的應(yīng)用基礎(chǔ)。
集氣站;氣田;橇裝化;自動化
長慶油田蘇里格氣田是我國已發(fā)現(xiàn)并實現(xiàn)規(guī)模開發(fā)的最大天然氣田,是我國陸上最大的天然氣樞紐中心。按照總體規(guī)劃,蘇里格氣田將會建成上萬口井、上百座集氣站。
隨著對天然氣資源需求量的加大,采氣廠的建設(shè)范圍也與日俱增,集氣站的建設(shè)也成為采氣廠建設(shè)過程中最為關(guān)鍵的一部分。常規(guī)集氣站的建設(shè),占地面積大,工期長,運行和維護(hù)費用高。根據(jù)原有集氣站的工藝研究,和站場數(shù)字化的不斷運用和改造,提出以橇裝的形式代替老站建設(shè),集氣橇不僅占地面積小,而且運用了數(shù)字化自動控制,不僅提高工作效率,而且對人員的操作管理也相對簡單,實現(xiàn)了站場無人值守。
數(shù)字化集氣站橇主要包括進(jìn)站區(qū)模塊、自用氣區(qū)模塊、分離器區(qū)模塊、計量外輸區(qū)模塊、放空分液模塊、閃蒸罐區(qū)模塊、污水罐區(qū)模塊、清管器收發(fā)區(qū)模塊,數(shù)字化集氣站橇不僅具備原數(shù)字化集氣站遠(yuǎn)程監(jiān)視、緊急截斷,遠(yuǎn)程放空的功能,還能實現(xiàn)生產(chǎn)流程自動切換。數(shù)字化集氣站橇遠(yuǎn)程自控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定,準(zhǔn)確率100%,遠(yuǎn)程命令執(zhí)行準(zhǔn)確率100%。
1 裝置組成
數(shù)字化集氣橇是集各功能為一體的綜合性能較強(qiáng)的橇裝;其主要設(shè)備包括電動三通球閥,雙筒分離閃蒸罐,電動多功能閥,氣液分離器,清管閥,智能旋進(jìn)流量計,電動調(diào)節(jié)閥,止回閥,電磁閥,節(jié)流截止放空閥等。在進(jìn)站管匯部分,采用了自行研制的電動多功能閥,不僅可以就地手動控制,也包括了就地電動操作和遠(yuǎn)程控制,在流程上減少了其他閥門的運用。
2 工作原理
采氣井來氣經(jīng)過電動三通多功能閥控制,調(diào)整閥門開啟位置,將各干管來氣集合到匯管,通過自壓進(jìn)入雙筒式分離閃蒸罐,當(dāng)需要干管放空時,也可以將電動三通多功能閥遠(yuǎn)程控制或就地控制轉(zhuǎn)換到放空位置進(jìn)行放空。
進(jìn)入雙筒式分離閃蒸罐,在分離部分通過特制內(nèi)裝件對來氣進(jìn)行氣水分離,分離后氣體通過電動三通閥,當(dāng)需要分離氣體外輸增壓時,則通過切換電動三通閥將直通關(guān)閉,打開通往壓縮機(jī)通道,另一個三通閥則通過反方向接壓縮機(jī)出口外輸清管,也可以切換管線閥門進(jìn)行計量外輸,液體通過電動三通閥或者疏水閥排放,可以有效排放積液。
增壓只需在冬季氣量少的時候進(jìn)行。一般情況下分離后氣體可不通過壓縮機(jī)直接通過清管閥外輸或進(jìn)行計量外輸。
放空氣體,分離液體通過雙筒式分離閃蒸罐閃蒸部分進(jìn)行處理,壓縮機(jī)來液、進(jìn)站管匯放空管來氣、放空總管來氣及各管道放空來氣均進(jìn)入雙筒式分離閃蒸罐閃蒸部分,經(jīng)過閃蒸處理后,天然氣通往火炬,污水通過疏水閥控制排入污水罐。
系統(tǒng)自用氣部分,通過采集干管管道天然氣,通過減壓裝置減壓后供站內(nèi)自用。方便現(xiàn)場人員生活生產(chǎn)用氣。
集氣站系統(tǒng)還包括緊急放空系統(tǒng),在壓力超過定值時,自動排空,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性,在檢修時可通過關(guān)閉相應(yīng)閥門進(jìn)行檢修。
3 技術(shù)特點
(1)使用三通閥,簡化進(jìn)站放空和進(jìn)壓縮機(jī)切換的流程,橇內(nèi)閥門和橇體積大幅度減少;
(2)將9大功能集中成橇,結(jié)構(gòu)緊湊,減少閥門數(shù)量和橇體體積,方便拉運;
(3)夏季不增壓時,集氣橇可獨立運行;
(4)橇內(nèi)統(tǒng)一設(shè)遠(yuǎn)程放空和安全閥泄放,確保橇體安全;
(5)橇整體保溫,確保冬季平穩(wěn)運行;
(6)采用新型的分離閃蒸裝置,減少設(shè)備數(shù)量和尺寸;
(7)將集氣部分和分離部分分開布置,單獨成橇,到現(xiàn)場在組裝在一起,既減小橇的體積,又方便拉運和現(xiàn)場安裝。
4 數(shù)字化實現(xiàn)的功能
根據(jù)生產(chǎn)和工藝要求,數(shù)字化系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程采集現(xiàn)場工藝參數(shù),實現(xiàn)集氣站橇數(shù)字化、自動化、遠(yuǎn)程監(jiān)視生產(chǎn)狀況的需要。數(shù)字化集氣站橇可監(jiān)控壓力、流量、溫度液位等數(shù)據(jù)13個,遠(yuǎn)程及自動控制閥門15個,能讓集氣站運行情況更詳細(xì)的反饋至控制室。
集氣站橇擁有CPU控制模塊,變頻中央控制單元負(fù)責(zé)處理所有輸入信號和輸出信號,包括控制信號、反饋信號、故障信號、報警信號等。它負(fù)責(zé)產(chǎn)生變頻控制的驅(qū)動脈沖,使得驅(qū)動單元能改變電機(jī)轉(zhuǎn)速,讓執(zhí)行機(jī)構(gòu)具備很高的控制精度和良好地控制品質(zhì)。采用西門子400PLC數(shù)據(jù)處理模塊,帶冗余,可以互補(bǔ)備用,精密編程,控制功能全面可靠;上位機(jī)組態(tài)界面直觀明了,畫面美觀。
數(shù)字化集氣橇九大功能:進(jìn)站截斷、干管遠(yuǎn)程放空、氣液分離、流程切換、外輸計量、清管、自用氣供給、采出水閃蒸、放空分液。
數(shù)字化集氣站橇的數(shù)據(jù)采集、控制和原生產(chǎn)單元的監(jiān)控放到一個組態(tài)軟件,方便員工統(tǒng)一監(jiān)控。
數(shù)字化集氣站橇可監(jiān)控壓力、流量、溫度液位等數(shù)據(jù)13個,遠(yuǎn)程及自動控制閥門15個,充分將集氣站運行情況更詳細(xì)的反應(yīng)至上位機(jī)。
數(shù)字化集氣橇運行中,詳細(xì)記錄了各個自控閥門及遠(yuǎn)傳設(shè)備的運行情況,就排污閥上位機(jī)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場數(shù)據(jù)有2%的
誤差外其余均準(zhǔn)確率均為100%,且從未出現(xiàn)過遠(yuǎn)傳故障。
2011年,蘇里格氣田推廣數(shù)字化集氣站,通過對關(guān)鍵設(shè)施設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化升級,完善了生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時監(jiān)測、安全遠(yuǎn)程自動控制、安防智能監(jiān)控三大系統(tǒng),在數(shù)字化建設(shè)中,實現(xiàn)了建設(shè)科技?xì)馓锏南敕ā馓飻?shù)字化管理技術(shù)進(jìn)一步延伸,提高了站場安防等級,形成了中心站少量值班人員管理多座數(shù)字化集氣站的運行管理新模式。
設(shè)備在蘇里格氣田中應(yīng)用,生產(chǎn)工藝流程和技術(shù)指標(biāo)全部滿足生產(chǎn)工況,試驗項目自2011年10月20日在采氣五廠蘇東一站安裝試驗,安裝完成后經(jīng)過了多次的壓力試驗和遠(yuǎn)程操作調(diào)試試驗,在2011年12月10日達(dá)到投運條件。經(jīng)過五廠領(lǐng)導(dǎo)的多次關(guān)心協(xié)調(diào)下,在不影響生產(chǎn)的前提下,于2011年12月27日下午4點30投氣運行。關(guān)鍵設(shè)備未出現(xiàn)任何故障,運行平穩(wěn)、可靠,滿足生產(chǎn)要求。
正式產(chǎn)品自2012年11月在長南18站,蘇東10站等設(shè)備投產(chǎn)至今,通過統(tǒng)計各關(guān)鍵設(shè)備無故障工作時間及故障持續(xù)時間進(jìn)行可靠性評價。數(shù)字化集氣橇運行平穩(wěn),各模塊、設(shè)備均未發(fā)生故障。
數(shù)字化集氣站橇不僅具備原數(shù)字化集氣站遠(yuǎn)程監(jiān)視、緊急截斷,遠(yuǎn)程放空的功能,還能實現(xiàn)生產(chǎn)流程自動切換。數(shù)字化集氣橇遠(yuǎn)程自控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定,準(zhǔn)確率100%,遠(yuǎn)程命令執(zhí)行準(zhǔn)確率100%,實現(xiàn)了無人值守。
數(shù)字化集氣撬將“集氣、分離、放空、外輸”四大模塊橇裝化,實現(xiàn)了“進(jìn)站截斷、干管遠(yuǎn)程放空、氣液分離、自動流程切換、外輸計量、清管、自用氣供給、排污放空、閃蒸分液”九大功能;集成于一座48.1m2的橇上;設(shè)計了異徑三通閥、T型三通閥,具備遠(yuǎn)程切換及關(guān)斷功能,可減少閥門數(shù)量,簡化工藝流程。
在實際應(yīng)用中,可對常規(guī)集氣站進(jìn)行改造,實現(xiàn)無人值守。滿足大規(guī)模建設(shè)快速建產(chǎn)需要,可大幅縮短集氣站建站周期,從而提高當(dāng)年新井開井時率。該裝置能替代傳統(tǒng)集氣站工藝,降低成本,減輕勞動強(qiáng)度,體現(xiàn)以人為本的管理理念,應(yīng)用前景十分廣闊。
[1]田偉亮,田廣建.?dāng)?shù)字化系統(tǒng)在鄂東氣田保德區(qū)塊先導(dǎo)試驗項目中的應(yīng)用[D].北京安控科技股份有限公司,2012.
[2]張偉國,徐匆,陳寧.天然氣集氣站計算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)[J].小型微型計算機(jī)系統(tǒng),2001(04).
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