冗余系統在油田開發工藝系統中應用的改進

劉智睿

【摘 要】在油田開發的工藝系統的生產實踐中，往往因為某一個部件（閥門）的損壞而導致整個系統無法使用，雖然現在現場多使用設備并聯的方法來降低系統的失誤率，這種方式雖然能提升整體的可靠性，但是其對單個系統功能的可靠性的依賴性很大。本文將探索冗余系統在油田開發工藝系統中應用的改進，提高單個系統功能的可靠性，從而進一步提高系統整體運行的可靠性。

【關鍵詞】冗余思想；油田開發；工藝

一、冗余系統

1.冗余系統的定義

為增加系統的可靠性，而采取兩套或兩套以上相同、相對獨立配置的設計。

（1）冗余系統的優點

1.以現有的系統為依托，不需要任何時間或科研投入，可以立即實現；

2.配置、安裝、使用簡單，無需額外的培訓、設計等；

3.使用冗余系統，理論上來講，系統的故障率可以接近為零。

（2）冗余系統的缺點

1.使用冗余系統就代表該系統臃腫，不簡潔；

2.投入成本巨大，需要購買額外的系統，以及增加該系統后的后期維護成本等；

3.相互獨立的配置之間會互相影響（尤其是依靠人的冗余系統），可靠性相對理論計算會大幅度下降。

二、油田開發工藝系統現狀

在現在的油田開發工藝系統中，主要是通過并聯的方式來實現。例如在輸油系統中，并聯使用兩臺加熱爐、兩個輸油泵，在注水系統中安裝多余的注水泵、并聯雙排注水閥組，安裝旁通等。這樣的方式確實能夠在一臺設備、一個系統出問題的時候保證整個生產系統的功能不受影響，但在現場實際使用中，還存在下列問題：

1.在并聯系統中，導致一個系統發生問題的因素也會導致另一個系統發生問題，最后導致整個系統失效。例如在輸油過程中，原油中往往含有泥沙、垢等雜質，這些雜質會導致輸油泵、輸油管線的堵塞，在一臺泵或管線發生問題后，另一套設備使用不久也會發生同樣的問題。

2.冗余系統設計覆蓋面不夠，僅用于大站大庫的輸油、注水的核心工藝環節，而水處理系統、站外輸油注水管線、單井點、增壓站等均使用單一的系統，一旦有一個出現問題，就會影響其他系統運行或一片區域。

3.冗余系統設計簡單，對單個系統的可靠性沒有提升，單個系統所依賴的附件一旦出故障、保障系統之間不受影響的配件（如閥門、管線）的失效（損壞、泄漏）將導致整個系統運行不暢，必須停止運行才能排除故障。

三、改進思路

1.提高關鍵設備設施的可靠性

冗余系統能夠正常運行所依賴的，就是系統中的設備設施。如果一個系統出現故障的時候，另一個系統由于閥門的損壞而無法使用，那么整個系統將陷入癱瘓。提高關鍵設備設施的質量，做好維護保養，確保在關鍵的時候能夠發揮作用，能夠提高整個冗余系統可靠性。

2.關鍵設備設施的冗余設置

除了提高關鍵設備設施的可靠性，在一些設備設施標準要求低的地方增加關鍵設備設施的冗余設計，也是提高整個系統穩定性的有效方法。例如在鍋爐加溫系統的放空管線、泄壓管線等部位，進行雙閥門冗余設計，能夠有效避免因小問題而影響整個系統的運行。

3.注意非主體系統的冗余設計

油田生產從原油開采到集輸處理，是環環相扣的，除了主體大站大庫外，還有很多小規模的生產系統和生產輔助系統。這些系統如果因為忽視而產生問題，就很有可能影響整個原油生產，因此對油井、鍋爐加熱，增壓點集輸等系統進行冗余設計，提高他們的穩定性是十分必要的。

4.開發配套的設備設施

冗余系統的理論設計容易，但是要實際應用還有許多困難。因為在冗余系統中，在一個系統發生問題時，如何保證在不影響另一個系統正常使用時對這個系統進行維修，例如一個注水冗余系統，如何在一個閥門出問題時，保證維修閥門的時候不會受到冗余系統管線內回水的影響。只有開發類似的設備設施，才能提高冗余系統的實用性與便捷性。

四、結論

冗余系統是整個系統穩定運行的重要保證。只有不斷地完善冗余系統的理論體系，不斷實踐與改進冗余系統的應用缺陷，才能不斷提高冗余系統在油田開發工藝系統中的應用價值，才能提高油田開發工藝系統的本質安全性。