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      油氣田集氣站數(shù)字化應(yīng)急管理系統(tǒng)?

      2015-02-08 05:46:00王帥張乃祿王萌劉旭東許磊
      油氣田地面工程 2015年3期
      關(guān)鍵詞:集氣站油氣田子系統(tǒng)

      王帥 張乃祿; 王萌 劉旭東 許磊

      1西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院2西安石油大學(xué)電子工程學(xué)院

      油氣田集氣站數(shù)字化應(yīng)急管理系統(tǒng)?

      王帥1張乃祿1;2王萌1劉旭東2許磊1

      1西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院2西安石油大學(xué)電子工程學(xué)院

      針對蘇里格氣田集氣站安全生產(chǎn)和數(shù)字化應(yīng)急管理需求,以蘇11—2集氣站為對象,研究油氣田集氣站數(shù)字化應(yīng)急管理系統(tǒng)。系統(tǒng)通過站內(nèi)運行參數(shù)以及狀態(tài)視頻在線實時監(jiān)控,整合數(shù)據(jù)信息,診斷危險等級,自動啟動響應(yīng)程序,集預(yù)警、準備、響應(yīng)、恢復(fù)各應(yīng)急環(huán)節(jié)一體化運行管理,實現(xiàn)集氣站生產(chǎn)運行異常自動診斷和事故自動響應(yīng)。實際運行表明,該系統(tǒng)實現(xiàn)了油氣田集氣站安全隱患有效控制和突發(fā)事件高效處置。

      集氣站;數(shù)字化;事故診斷;自動響應(yīng);應(yīng)急管理

      油氣田集氣站內(nèi)管道縱橫、容器密布、工藝復(fù)雜,生產(chǎn)和儲運高溫高壓、易燃易爆天然氣,具有潛在的重大危險,是油氣生產(chǎn)的高危場所,集氣站安全隱患與事故的預(yù)警和應(yīng)急管理是生產(chǎn)管理重中之重。隨著數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展,油氣田生產(chǎn)已實現(xiàn)數(shù)字化監(jiān)控與優(yōu)化管理[1],集氣站安全管理與事故應(yīng)急救援面臨新的要求,安全狀態(tài)信息與工藝數(shù)據(jù)的整合、故障診斷、事故預(yù)警、應(yīng)急處置、統(tǒng)一協(xié)調(diào)與及時有效管理是應(yīng)急管理系統(tǒng)重點解決的問題[2]。結(jié)合蘇里格氣田蘇11—2集氣站工藝特點與應(yīng)急救援流程,研究油氣田集氣站數(shù)字化應(yīng)急管理系統(tǒng)架構(gòu),系統(tǒng)地監(jiān)控生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和安全狀態(tài)視頻圖像,進行危險等級診斷、應(yīng)急自動響應(yīng)與應(yīng)急處置管理,以實現(xiàn)集氣站安全隱患有效控制和突發(fā)事故高效處置。

      1 集氣站與安全應(yīng)急管理流程

      1.1 蘇11-2集氣站生產(chǎn)工藝

      蘇里格氣田蘇11—2集氣站包括進站區(qū)、分離區(qū)、壓縮區(qū)、閃蒸區(qū),污水罐區(qū)和外輸區(qū)六大生產(chǎn)區(qū)域,其生產(chǎn)工藝流程如圖1所示,其中C1~C9為集氣站生產(chǎn)過程主要工藝參數(shù)。

      圖1 蘇11—2集氣站生產(chǎn)工藝流程

      1.2 安全應(yīng)急管理流程

      應(yīng)急管理分為預(yù)警、準備、響應(yīng)、恢復(fù)四個階段,蘇11—2集氣站應(yīng)急管理流程如圖2所示。

      圖2 蘇11—2集氣站安全應(yīng)急管理流程

      2 數(shù)字化應(yīng)急管理系統(tǒng)構(gòu)架

      集氣站數(shù)字化應(yīng)急管理系統(tǒng)的總體構(gòu)架如圖3所示。

      (1)基礎(chǔ)設(shè)施層。該層系統(tǒng)運行的軟硬件支撐平臺,硬件包括計算機網(wǎng)絡(luò)、移動通信、監(jiān)控服務(wù)器、管理服務(wù)器、支撐子系統(tǒng)、聲光報警設(shè)備等,其中支撐子系統(tǒng)包括現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)與狀態(tài)視頻采集系統(tǒng)、事故診斷與預(yù)警報警系統(tǒng)、應(yīng)急自動響應(yīng)調(diào)度系統(tǒng)、事后評估系統(tǒng)等;軟件包括實時數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用程序平臺等。

      (2)業(yè)務(wù)應(yīng)用層。業(yè)務(wù)應(yīng)用層的功能包括數(shù)據(jù)采集、視頻監(jiān)控、事故診斷、預(yù)警報警、應(yīng)急演練、應(yīng)急預(yù)案、自動響應(yīng)、指揮調(diào)度、事后評估等。

      (3)集中管理層。該層是系統(tǒng)運行的管理平臺,包括集氣站生產(chǎn)指揮中心與作業(yè)區(qū)。

      圖3 集氣站數(shù)字化應(yīng)急管理系統(tǒng)構(gòu)架

      3 系統(tǒng)運行

      3.1 實時采集與監(jiān)控

      數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)利用OPC接口通信技術(shù)采集集氣站實時生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)后臺運行歸類,錄入實時數(shù)據(jù)庫,自動生成報表,可網(wǎng)絡(luò)共享;視頻采集子系統(tǒng)運用高清攝像機在線監(jiān)控與抓拍圖像,采用有線傳輸,將視頻服務(wù)器輸入的模擬信號數(shù)字化處理,以數(shù)字信號的模式傳送至網(wǎng)絡(luò)。

      3.2 事故診斷

      事故診斷子系統(tǒng)分析集氣站運行狀態(tài)參數(shù)與預(yù)定值偏離程度及狀態(tài)視頻圖像特征,結(jié)合專家?guī)臁㈩A(yù)案庫等,依據(jù)預(yù)先設(shè)定的事故診斷標準[3],自動診斷事故危險等級,進而啟動相應(yīng)預(yù)警、應(yīng)急程序。事故診斷模型如圖4所示,分為底層驅(qū)動、數(shù)據(jù)處理、人機界面模塊,其中數(shù)據(jù)處理模塊包括實時數(shù)據(jù)采集、視頻庫、數(shù)據(jù)庫、專家?guī)?、預(yù)案庫。

      3.3 預(yù)警報警

      預(yù)警報警子系統(tǒng)接收到診斷結(jié)果異常信息,即集氣站生產(chǎn)運行狀態(tài)參數(shù)超出預(yù)設(shè)限值或監(jiān)控視頻異常,集氣站作業(yè)區(qū)和生產(chǎn)指揮中心聲光報警器第一時間發(fā)出警報,同時通過手機告知平臺,以圖、表、文檔等形式發(fā)送預(yù)警信息,形成預(yù)警報警過程記錄,并導(dǎo)入應(yīng)急自動響應(yīng)與事后評估子系統(tǒng)。

      圖4 事故診斷模型

      3.4 響應(yīng)準備

      3.4.1 制定應(yīng)急預(yù)案

      (1)判識集氣站工藝、設(shè)備及站內(nèi)外可能發(fā)生的事故,并進行影響范圍和后果分析,評估現(xiàn)有應(yīng)急能力與物資需求。

      (2)編制應(yīng)急預(yù)案,與集氣站事故危險等級相結(jié)合,制定事故判識標準,并明確規(guī)定每位應(yīng)急人員在緊急狀況下的職責(zé)。

      (3)建立數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案庫,實施預(yù)案庫動態(tài)管理,不斷更新完善。

      3.4.2 建立應(yīng)急物資

      (1)針對可能發(fā)生的事故與歷史記錄,制定相應(yīng)物資儲備、調(diào)用、購買目錄,建立物資儲備信息數(shù)據(jù)庫,及時補充儲備不足的物資,并納入集氣站日常管理,實現(xiàn)物資儲備動態(tài)管理。

      (2)優(yōu)化應(yīng)急物資配送體系和集成診斷子系統(tǒng),依據(jù)事故診斷結(jié)果,明確事故應(yīng)急物資需求,快速高效地整合儲備物資,及時有效地配送到指定地點,重點地區(qū)重點安排,重要物資優(yōu)先配送,有效配合應(yīng)急響應(yīng)[4]。

      3.5 自動響應(yīng)

      手機告知平臺是將應(yīng)急響應(yīng)子系統(tǒng)與智能手機集成,平時員工可實時查詢站內(nèi)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和設(shè)備運轉(zhuǎn)情況。當(dāng)應(yīng)急響應(yīng)子系統(tǒng)收到事故預(yù)警信息后,通過手機告知平臺向應(yīng)急人員手機立即發(fā)送預(yù)警信息,應(yīng)急人員手機會報警響鈴,告知事故發(fā)生[5]。同時,依據(jù)診斷結(jié)果,系統(tǒng)自動給出預(yù)案中確定的應(yīng)急人員資料,并通過此平臺自動分配各專業(yè)人員應(yīng)急救援任務(wù)及地點,并需有關(guān)員工回復(fù),確保收到應(yīng)急通知,在第一時間趕赴現(xiàn)場進行救援。

      3.6 指揮調(diào)度與事后評估

      指揮員按預(yù)先設(shè)定的應(yīng)急流程下達處置指令,流程框圖化顯示,避免響應(yīng)調(diào)度中主次顛倒和處置環(huán)節(jié)的遺漏,有序調(diào)動應(yīng)急人員、物資到指定點,變被動為主動。現(xiàn)場指揮平臺實時跟蹤反饋,與集氣站生產(chǎn)指揮中心進行雙向數(shù)據(jù)通信,為加速事故的應(yīng)急處置提供及時有效的數(shù)據(jù)信息。在所有搶險結(jié)束后,自動生成應(yīng)急全程的數(shù)據(jù)信息和行動記錄,對其評估分析,進而修訂和改進預(yù)案,為日后事件預(yù)案提供決策依據(jù)。

      4 系統(tǒng)特點

      該系統(tǒng)具有以下特點:①數(shù)據(jù)自動采集與視頻在線監(jiān)控,實時監(jiān)控集氣站內(nèi)外、工藝及設(shè)備的生產(chǎn)運行狀況;②自動診斷與應(yīng)急自動響應(yīng),使站場隱患與事故得到及時的預(yù)警、報警,保證預(yù)警與處置的充分銜接,使集氣站事故得到及時的處置,大大降低事故的嚴重程度;③應(yīng)急工作流的數(shù)字化和應(yīng)急人員、物資調(diào)度的自動化,使緊張繁瑣的應(yīng)急管理工作變得簡潔明了,提高了應(yīng)急救援的效率。

      5 結(jié)論

      (1)針對油氣田安全管理與事故應(yīng)急的新要求,建立了數(shù)字化應(yīng)急管理系統(tǒng)構(gòu)架,將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于預(yù)警、準備、響應(yīng)、恢復(fù)等應(yīng)急環(huán)節(jié),使其變成了一體化運行管理系統(tǒng),各級應(yīng)急人員在統(tǒng)一平臺上協(xié)同工作,提高了集氣站應(yīng)急管理效率。

      (2)系統(tǒng)實時采集集氣站工藝、設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù),集成站場狀態(tài)視頻在線監(jiān)控,整合統(tǒng)計多方數(shù)據(jù),診斷事故危險等級,自啟響應(yīng)程序,實現(xiàn)集氣站運行異常自動診斷和事故自動響應(yīng),充分銜接應(yīng)急管理工作的各環(huán)節(jié)。

      (3)實現(xiàn)了集氣站安全隱患的有效控制和突發(fā)事件的高效處置,保障了蘇11—2集氣站安全運營,提升了集氣站管理水平,具有典型的應(yīng)用示范作用。

      [1]徐文龍,郭建春,單吉全,等.蘇里格氣田數(shù)字化應(yīng)急管理的發(fā)展方向[J].油氣田地面工程,2011,30(9):82-83.

      [2]龐誠,張乃祿,賀安武,等.油田數(shù)字化井場建設(shè)與施工[J].油氣田地面工程,2011,30(11):79-80.

      [3]李峰,張超,張正輝.中國石油數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)研究[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2013,9(9):142-147.

      [4]SteveHeckler,MelissaQuick.UsingDigitalOilfieldPrinciplesto EnhanceSafety[J].SocietyofPetroleumEngineers,2012(3):27-29.

      [5]朱迅,韓興剛,高玉龍,等.蘇里格氣田數(shù)字化應(yīng)急指揮系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].天然氣工業(yè),2012,32(5):78-80.

      (欄目主持 關(guān)梅君)

      10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.021

      基金論文:陜西省重大科技創(chuàng)新項目(2014ZKC(一)03-02)。

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