多平臺(tái)大數(shù)據(jù)一體化智能儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行管理系統(tǒng)

劉國(guó)良　 廖偉　徐長(zhǎng)峰　張赟新　陳月娥　姬康　王明鋒　孫德強(qiáng)

摘? ?要：儲(chǔ)氣庫(kù)是集注氣、采氣與一體的高度復(fù)雜的集生產(chǎn)和儲(chǔ)集一體的重要場(chǎng)所，其科學(xué)管理需要智能化系統(tǒng)。H儲(chǔ)氣庫(kù)是中國(guó)最大的儲(chǔ)氣庫(kù)之一，H儲(chǔ)氣庫(kù)在建設(shè)運(yùn)行過(guò)程中，配套建成了先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)和全覆蓋的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。充分依托已建系統(tǒng)識(shí)別、采集、傳遞、輸出的數(shù)據(jù)，建立“無(wú)人值守+中心控制”生產(chǎn)管理新模式，實(shí)現(xiàn)了人力資源的高度優(yōu)化整合，建立“感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層”為核心的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：多平臺(tái)? 大數(shù)據(jù)? 一體化? 儲(chǔ)氣庫(kù)? 管理系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM61? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）03（b）-0070-02

1? H儲(chǔ)氣庫(kù)概況

H儲(chǔ)氣庫(kù)位于準(zhǔn)噶爾盆地南緣，是由受巖性構(gòu)造控制、帶邊底水的砂巖貧凝析氣藏改建而成。共部署新井42口，設(shè)計(jì)運(yùn)行上限壓力34.0MPa，下限壓力18.0MPa，庫(kù)容量107.0×108m3，工作氣量45.1×108m3，日均注氣量1550.0×104m3，應(yīng)急日均采氣量2789.0×104m3，季節(jié)調(diào)峰日均采氣量1333×104m3。

2? H儲(chǔ)氣庫(kù)智能化運(yùn)行管理系統(tǒng)

H儲(chǔ)氣庫(kù)配套建成了先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)和全覆蓋的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。依托已建系統(tǒng)識(shí)別、采集、傳遞、輸出的數(shù)據(jù)，建立“無(wú)人值守+中心控制”生產(chǎn)管理新模式，實(shí)現(xiàn)了人力資源的高度優(yōu)化整合，建立“感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層”為核心的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)[1-5]。

（1）感知層：儲(chǔ)氣庫(kù)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的感知層是利用壓力、溫度、電磁開關(guān)等各類傳感器實(shí)現(xiàn)集注站、集配站、單井各工藝重要節(jié)點(diǎn)及設(shè)備的數(shù)字化采集，準(zhǔn)確地反映了工藝裝置各節(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)狀態(tài)，為天然氣井場(chǎng)、集配站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守、定期巡檢的管理模式奠定了基礎(chǔ)。45座井場(chǎng)、3座集配站、1座集注站均已實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，關(guān)鍵參數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化采集。

（2）網(wǎng)絡(luò)層：通過(guò)已建通訊光纜、無(wú)線電臺(tái)、網(wǎng)橋、無(wú)線智能儀表等方式，實(shí)現(xiàn)了集配站、井場(chǎng)的數(shù)據(jù)上傳。30口注采井、3口監(jiān)測(cè)井、2口污水回注井采用4芯光纖環(huán)網(wǎng)接入所屬集配站，集配站采用8芯光纜接入集注站;1口監(jiān)測(cè)井采用無(wú)線網(wǎng)橋接入集注站，9口微地震監(jiān)測(cè)井采用數(shù)傳電臺(tái)接入集注站。油田辦公網(wǎng)絡(luò)通過(guò)數(shù)據(jù)公司環(huán)準(zhǔn)噶爾盆地40G波分光纖環(huán)網(wǎng)接入新疆油田網(wǎng)絡(luò)核心，實(shí)現(xiàn)與油田公司及中石油網(wǎng)絡(luò)的互通。

（3）應(yīng)用層：儲(chǔ)氣庫(kù)自動(dòng)化系統(tǒng)作為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用層，是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)及通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)氣庫(kù)的生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行集中監(jiān)控和調(diào)度管理?？刂葡到y(tǒng)以集注站調(diào)度中心為中心樞紐，采用先進(jìn)的DCS、SCADA等系統(tǒng)完成對(duì)整座儲(chǔ)氣庫(kù)集注工藝的監(jiān)控及對(duì)外與外輸場(chǎng)站的數(shù)據(jù)交換，具備較高的自動(dòng)化水平。

（1）采用先進(jìn)的DCS系統(tǒng)對(duì)集注站內(nèi)過(guò)程參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。

集注站設(shè)日本橫河CS3000 DCS系統(tǒng)一套，由控制站、操作員站（含工程師站）組成。工程師站執(zhí)行系統(tǒng)的組態(tài)/編程（離線、在線）、調(diào)試、修改、測(cè)試、裝載和系統(tǒng)管理。操作員站與控制站通信，讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行畫面顯示、控制操作、報(bào)警響應(yīng)、報(bào)表打印等?？刂破鞯闹骺貑卧?、系統(tǒng)電源及通道電源、局域網(wǎng)均為冗余配置，一旦某個(gè)工作的控制器發(fā)生故障，系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)地以無(wú)擾動(dòng)方式，快速切換至與其冗余的控制器，并在操作站報(bào)警。DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)（MODBUS TCP協(xié)議）與SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)服務(wù)器進(jìn)行通訊（見圖1）。

①注氣流程控制中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：壓縮機(jī)控制。

主要包括：壓縮機(jī)的壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、液位、油流、振動(dòng)等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)機(jī)組的工作參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè);超限時(shí)自動(dòng)停機(jī)保護(hù)，對(duì)某些參數(shù)做簡(jiǎn)單的自動(dòng)調(diào)節(jié)，以保證機(jī)組運(yùn)行正常、安全可靠。

②采氣流程控制中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：分離器液位控制

安裝在各類分離器上液位控制器和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥聯(lián)動(dòng)控制分離器液位。當(dāng)分離器上的液位達(dá)到檢測(cè)浮子式液位開關(guān)的水平線時(shí)或液位計(jì)設(shè)定液位值時(shí)，儀表風(fēng)氣源將氣動(dòng)閥打開，將分離器內(nèi)的積液排除。

（2）采用可靠的ESD系統(tǒng)對(duì)氣庫(kù)生產(chǎn)裝置進(jìn)行安全保護(hù)。

ESD系統(tǒng)采用日本橫河ProSafe-RS系統(tǒng)，用于集注站及集配區(qū)裝置緊急停車及安全聯(lián)鎖保護(hù)。儲(chǔ)氣庫(kù)ESD系統(tǒng)安全級(jí)別達(dá)到了SIL2級(jí)，采用雙重化模塊冗余及容錯(cuò)技術(shù)組建，提高了ESD系統(tǒng)的可靠性、安全性，有效降低了儲(chǔ)氣庫(kù)的生產(chǎn)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)。

ESD邏輯根據(jù)工藝流程劃分為采氣流程緊急停車邏輯、注氣流程緊急停車邏輯、反輸西二線流程緊急停車邏輯以及緊急工況越站流程停車邏輯。

3? 結(jié)語(yǔ)

儲(chǔ)氣庫(kù)是集注氣、采氣與一體的高度復(fù)雜的集生產(chǎn)和儲(chǔ)集一體的重要場(chǎng)所，其科學(xué)管理需要智能化系統(tǒng)。H儲(chǔ)氣庫(kù)是中國(guó)最大的儲(chǔ)氣庫(kù)之一，H儲(chǔ)氣庫(kù)在建設(shè)運(yùn)行過(guò)程中，配套建成了先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)和全覆蓋的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。充分依托已建系統(tǒng)識(shí)別、采集、傳遞、輸出的數(shù)據(jù)，建立“無(wú)人值守+中心控制”生產(chǎn)管理新模式，實(shí)現(xiàn)了人力資源的高度優(yōu)化整合，建立“感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層”為核心的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 葉康林.地下天然氣儲(chǔ)氣庫(kù)信息化建設(shè)現(xiàn)狀與探討[J].信息系統(tǒng)工程，2019（7）：124-126.

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