數字化集氣站橇技術在氣田地面集輸工程的應用

（西安石油大學，陜西 西安 710000）

數字化集氣站橇技術在氣田地面集輸工程的應用

龐 歡

（西安石油大學，陜西 西安 710000）

數字化集氣站撬是集各采氣井來氣匯總系統、氣水分離、排液和放空處理系統、管道清管系統、外輸計量系統、自用氣減壓系統等于一體并進行集成數字化自動控制的新型撬裝，滿足原集氣站所有工藝要求，通過互聯網技術的運用，不僅能確保正常生產運作，且實現對現場集氣站設備的遠程數據采集和控制，達到現場無人值守。裝置建設安裝工期短，占地面積小，日處理量穩定，在蘇里格氣田試驗及應用，極好的表現也為天然氣集氣站全面數字化建設打下了良好的應用基礎。

集氣站；氣田；橇裝化；自動化

前 言

長慶油田蘇里格氣田是我國已發現并實現規模開發的最大天然氣田，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，采氣廠的建設范圍也與日俱增，集氣站的建設也成為采氣廠建設過程中最為關鍵的一部分。常規集氣站的建設，占地面積大，工期長，運行和維護費用高。根據原有集氣站的工藝研究，和站場數字化的不斷運用和改造，提出以橇裝的形式代替老站建設，集氣橇不僅占地面積小，而且運用了數字化自動控制，不僅提高工作效率，而且對人員的操作管理也相對簡單，實現了站場無人值守。

一、項目介紹

數字化集氣站橇主要包括進站區模塊、自用氣區模塊、分離器區模塊、計量外輸區模塊、放空分液模塊、閃蒸罐區模塊、污水罐區模塊、清管器收發區模塊，數字化集氣站橇不僅具備原數字化集氣站遠程監視、緊急截斷，遠程放空的功能，還能實現生產流程自動切換。數字化集氣站橇遠程自控系統數據傳輸穩定，準確率100%，遠程命令執行準確率100%。

1 裝置組成

數字化集氣橇是集各功能為一體的綜合性能較強的橇裝；其主要設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，智能旋進流量計，電動調節閥，止回閥，電磁閥，節流截止放空閥等。在進站管匯部分，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

采氣井來氣經過電動三通多功能閥控制，調整閥門開啟位置，將各干管來氣集合到匯管，通過自壓進入雙筒式分離閃蒸罐，當需要干管放空時，也可以將電動三通多功能閥遠程控制或就地控制轉換到放空位置進行放空。

進入雙筒式分離閃蒸罐，在分離部分通過特制內裝件對來氣進行氣水分離，分離后氣體通過電動三通閥，當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閉，打開通往壓縮機通道，另一個三通閥則通過反方向接壓縮機出口外輸清管，也可以切換管線閥門進行計量外輸，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行。一般情況下分離后氣體可不通過壓縮機直接通過清管閥外輸或進行計量外輸。

放空氣體，分離液體通過雙筒式分離閃蒸罐閃蒸部分進行處理，壓縮機來液、進站管匯放空管來氣、放空總管來氣及各管道放空來氣均進入雙筒式分離閃蒸罐閃蒸部分，經過閃蒸處理后，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自用。方便現場人員生活生產用氣。

集氣站系統還包括緊急放空系統，在壓力超過定值時，自動排空，保證系統的穩定性，在檢修時可通過關閉相應閥門進行檢修。

3 技術特點

（1）使用三通閥，簡化進站放空和進壓縮機切換的流程，橇內閥門和橇體積大幅度減少；

（2）將9大功能集中成橇，結構緊湊，減少閥門數量和橇體體積，方便拉運；

（3）夏季不增壓時，集氣橇可獨立運行；

（4）橇內統一設遠程放空和安全閥泄放，確保橇體安全；

（5）橇整體保溫，確保冬季平穩運行；

（6）采用新型的分離閃蒸裝置，減少設備數量和尺寸；

（7）將集氣部分和分離部分分開布置，單獨成橇，到現場在組裝在一起，既減小橇的體積，又方便拉運和現場安裝。

4 數字化實現的功能

根據生產和工藝要求，數字化系統實現遠程采集現場工藝參數，實現集氣站橇數字化、自動化、遠程監視生產狀況的需要。數字化集氣站橇可監控壓力、流量、溫度液位等數據13個，遠程及自動控制閥門15個，能讓集氣站運行情況更詳細的反饋至控制室。

集氣站橇擁有CPU控制模塊，變頻中央控制單元負責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。它負責產生變頻控制的驅動脈沖，使得驅動單元能改變電機轉速，讓執行機構具備很高的控制精度和良好地控制品質。采用西門子400PLC數據處理模塊，帶冗余，可以互補備用，精密編程，控制功能全面可靠；上位機組態界面直觀明了，畫面美觀。

數字化集氣橇九大功能：進站截斷、干管遠程放空、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。

二、數字化控制技術

數字化集氣站橇的數據采集、控制和原生產單元的監控放到一個組態軟件，方便員工統一監控。

數字化集氣站橇可監控壓力、流量、溫度液位等數據13個，遠程及自動控制閥門15個，充分將集氣站運行情況更詳細的反應至上位機。

數字化集氣橇運行中，詳細記錄了各個自控閥門及遠傳設備的運行情況，就排污閥上位機數據與現場數據有2%的

誤差外其余均準確率均為100%，且從未出現過遠傳故障。

三、現場應用

2011年，蘇里格氣田推廣數字化集氣站，通過對關鍵設施設備進行優化升級，完善了生產數據實時監測、安全遠程自動控制、安防智能監控三大系統，在數字化建設中，實現了建設科技氣田的想法。將氣田數字化管理技術進一步延伸，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字化集氣站的運行管理新模式。

設備在蘇里格氣田中應用，生產工藝流程和技術指標全部滿足生產工況，試驗項目自2011年10月20日在采氣五廠蘇東一站安裝試驗，安裝完成后經過了多次的壓力試驗和遠程操作調試試驗，在2011年12月10日達到投運條件。經過五廠領導的多次關心協調下，在不影響生產的前提下，于2011年12月27日下午4點30投氣運行。關鍵設備未出現任何故障，運行平穩、可靠，滿足生產要求。

正式產品自2012年11月在長南18站，蘇東10站等設備投產至今，通過統計各關鍵設備無故障工作時間及故障持續時間進行可靠性評價。數字化集氣橇運行平穩，各模塊、設備均未發生故障。

結語

數字化集氣站橇不僅具備原數字化集氣站遠程監視、緊急截斷，遠程放空的功能，還能實現生產流程自動切換。數字化集氣橇遠程自控系統數據傳輸穩定，準確率100%，遠程命令執行準確率100%，實現了無人值守。

數字化集氣撬將“集氣、分離、放空、外輸”四大模塊橇裝化，實現了“進站截斷、干管遠程放空、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；設計了異徑三通閥、T型三通閥，具備遠程切換及關斷功能，可減少閥門數量，簡化工藝流程。

在實際應用中，可對常規集氣站進行改造，實現無人值守。滿足大規模建設快速建產需要，可大幅縮短集氣站建站周期，從而提高當年新井開井時率。該裝置能替代傳統集氣站工藝，降低成本，減輕勞動強度，體現以人為本的管理理念，應用前景十分廣闊。

[1]田偉亮,田廣建．數字化系統在鄂東氣田保德區塊先導試驗項目中的應用[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監測系統[J]．小型微型計算機系統,2001（04）．

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