油氣儲運工程自動化技術(shù)的應(yīng)用

張 晨，張生貴，肖 剛，祁明業(yè)

（1.克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學院，新疆 克拉瑪依 834000；2.新疆新捷股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830000；3.中國石油新疆油田油氣儲運分公司，新疆 克拉瑪依 834000）

油氣儲運工程是石油天然氣行業(yè)中不可或缺的環(huán)節(jié)，涉及儲油罐、管道、碼頭等設(shè)施，以及油氣進出口、儲運過程中的各個環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的油氣儲運工程中，人工操作占主導(dǎo)地位，存在著效率低、風險高等問題。油氣儲運工程涉及的領(lǐng)域多樣、環(huán)節(jié)復(fù)雜，并且油氣儲運工程的質(zhì)量與國民經(jīng)濟發(fā)展程度緊密相關(guān)，而自動化技術(shù)在油氣儲運工程中的應(yīng)用，能夠從根本上提升工程質(zhì)量和效率。

1 自動化技術(shù)在油氣儲運工程中應(yīng)用的意義

1.1 加深生產(chǎn)認知

將自動化技術(shù)應(yīng)用來油氣儲運工程中，可以為油氣儲運工程創(chuàng)造新的發(fā)展機遇。在油氣企業(yè)生產(chǎn)部門日常活動中，應(yīng)用自動化技術(shù)能夠加深生產(chǎn)能力認識，在此基礎(chǔ)上協(xié)助生產(chǎn)部門制定符合實際發(fā)展需求的油氣儲運計劃，確保油氣儲運工程向科學合理、穩(wěn)定健康的方向發(fā)展，從根本上強化企業(yè)產(chǎn)能。

1.2 強化監(jiān)管力度

油氣儲運工程中應(yīng)用自動化技術(shù)，可以協(xié)助油氣企業(yè)質(zhì)檢部門強化監(jiān)管工作力度，具體表現(xiàn)在對油氣質(zhì)量的自動化監(jiān)督，實現(xiàn)了監(jiān)督的連續(xù)性、安全性，確保通過對大量數(shù)據(jù)的分析，及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，繼而提高油氣開采效率，強化油氣儲運工程的監(jiān)管力度。

1.3 提升安全水平

自動化技術(shù)的應(yīng)用，可以實時油氣儲運設(shè)備運行過程中各項參數(shù)，如油氣流量、壓力、溫度等。在油氣儲運中應(yīng)用自動化技術(shù)，可以實現(xiàn)對油庫生產(chǎn)、相關(guān)重要工作區(qū)域的全面監(jiān)控管理，自動化控制系統(tǒng)通過實時完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)可視化分析與處理，及時發(fā)現(xiàn)潛在的油氣儲運設(shè)備故障與安全生產(chǎn)隱患，協(xié)助安全部門強化工作力度，降低維修成本[1]。

2 自動化技術(shù)系統(tǒng)分析

2.1 應(yīng)用范圍

油氣儲運工作的主要任務(wù)是對原油的集輸、部分地區(qū)儲存或開發(fā)的原油進行運輸儲存。現(xiàn)階段自動化技術(shù)在油氣儲運的應(yīng)用范圍，主要集中在原油脫水、原油集輸、原油穩(wěn)定、污水處理。

現(xiàn)階段部分油廠通過建立集成的自動化控制體系，可以實現(xiàn)原油分水器自動控制、污水處理自動控制、加熱系統(tǒng)自動控制。為了進一步提升油氣儲運的信息化水平，在集成系統(tǒng)中還應(yīng)用了現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。通過對數(shù)據(jù)信息自動化采集，組成信息發(fā)布系統(tǒng)，同時還能夠自動生成數(shù)據(jù)報表，實現(xiàn)對油氣儲運生產(chǎn)成本管理和辦公系統(tǒng)的信息自動化控制。

2.2 組成部分

現(xiàn)階段我國大部分采油廠已經(jīng)初步實現(xiàn)了集成的油氣儲運自動化信息系統(tǒng)，主要由決策層、數(shù)據(jù)層、監(jiān)控層、現(xiàn)場層組成，各層級之間以網(wǎng)絡(luò)為介質(zhì)、以自動化技術(shù)為驅(qū)動實現(xiàn)信息的動態(tài)交流[2]。決策層主要由油廠生產(chǎn)指揮、分析決策系統(tǒng)組成，作為自動化系統(tǒng)組成中的技術(shù)領(lǐng)袖，決策層主要通過統(tǒng)計和分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)的形式，根據(jù)結(jié)果制定正確決策，更加科學完成對系統(tǒng)的指揮，繼而完成生產(chǎn)任務(wù)；數(shù)據(jù)層的主要作用是為數(shù)據(jù)集中傳輸提供場所，自動化系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)層將集輸站現(xiàn)場所檢測到的系統(tǒng)參數(shù)與數(shù)據(jù)信息集合起來，同時，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過存儲和分類的方式進行科學整合。

為了合力應(yīng)對自動化系統(tǒng)的運行要求，可以通過正確的決策制定方式為生產(chǎn)提供第一手科學依據(jù)；監(jiān)控層是自動化系統(tǒng)進行現(xiàn)場控制、各集輸站庫現(xiàn)場控制的中心環(huán)節(jié)，主要工作任務(wù)在于針對不同集輸站庫數(shù)據(jù)予以采集和調(diào)整、控制，同時完成針對油氣儲運工程的數(shù)據(jù)報送要求，針對性梳理和儲存數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)故障點進行預(yù)警提醒；由于現(xiàn)場層覆蓋范圍大，因此包含的內(nèi)容較多，包括加熱爐控制、污水處理、油氣外輸、灌區(qū)監(jiān)測、油氣分離控制、管道實時監(jiān)控。

3 自動化技術(shù)在油氣儲運工程的應(yīng)用

3.1 在設(shè)備運行中的應(yīng)用

油氣儲運工程需要泵類設(shè)備的支持，因此泵類設(shè)備的運行效率與儲運設(shè)備單位消耗直接相關(guān)。運用能耗計量儀表可以實現(xiàn)對大型外輸泵運行效率的自動化監(jiān)控，配合泵進出口壓力與流量量化泵輸出有用功，并且現(xiàn)場二次儀表可以把采集參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚砥鳟斨校商幚砥饔嬎惬@得泵的運行實效，技術(shù)人員通過分析實時泵效變化情況，根據(jù)分析結(jié)果尋找出泵效率變化的原因，并且在實際應(yīng)用過程得知了原因，過濾器的損耗、出口閥組節(jié)流、原油溫度與黏度，在此基礎(chǔ)上對電機運行進行調(diào)整，可以將泵的運行效率維持在70%，這表明一臺220 kW 的外輸泵每年度能節(jié)約20 000 kWh 的電能。油氣儲運中使用的加熱爐會消耗大量的燃料，在加熱爐中應(yīng)用自動化技術(shù)可以取代原有人工控制火力的方式，實現(xiàn)火力大小的自動控制，由此實現(xiàn)對加熱爐安全檢測的連鎖保護、對能耗參數(shù)的計量。在此基礎(chǔ)上對采集到的數(shù)據(jù)累計計算，從而得出加熱爐實時能耗[3]。

3.2 在原油脫水中的應(yīng)用

現(xiàn)階段油氣企業(yè)的油氣已經(jīng)實現(xiàn)了系統(tǒng)化生產(chǎn)，而原油脫水則是油氣生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)，原油脫水的生產(chǎn)質(zhì)量直接關(guān)系到油氣儲運工程的整體性質(zhì)量。應(yīng)用分水器作為脫水裝置進行原油脫水，需要在保障脫水器正常安全運行的基礎(chǔ)上，結(jié)合油氣儲運工程的實際生產(chǎn)情況，逐漸提升原油脫水效率，避免因為脫水操作不規(guī)范、不合理，造成進液不穩(wěn)定等問題。油氣儲運工程中，設(shè)備的故障發(fā)生率與不恰當?shù)母深A(yù)措施有關(guān)，造成大量水分等異常的情況時有發(fā)生，將嚴重影響油氣儲運工程原油的整體質(zhì)量，因此應(yīng)當強化對油氣儲運工程運行設(shè)備的檢驗與調(diào)試。在原油脫水過程中應(yīng)用自動化技術(shù)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對油氣儲運設(shè)備的自動化檢驗、調(diào)試，還能確保原油在脫水處理后達到水分清理的標準。自動化技術(shù)在原油脫水當中的應(yīng)用，能夠有效提升原油脫水效率，通過對高效設(shè)備的改造，實現(xiàn)了原油脫水技術(shù)的革新，為油氣產(chǎn)品的品質(zhì)提升提供有效的參數(shù)數(shù)據(jù)調(diào)整依據(jù)與充足保障，顯著降低原油經(jīng)過脫水處理后的含水量。

3.3 在參數(shù)調(diào)整中的應(yīng)用

輸送管道的輸送量決定了油氣儲運工程的安全性，若輸送管道的輸量下降到一定程度，此時進站油溫將會小于安全極限。為全面確保輸送管道的安全、平穩(wěn)運行，需要配合使用自動化加熱設(shè)備，結(jié)合正輸與反輸管道交互運行，而此時會增加能源消耗[4]。原油改性后的凝點會下降，相應(yīng)的管道輸送對原油的最低進站溫度要求也會下降，由此進一步降低了加熱設(shè)備所消耗的成本。

部分管道處于高溫條件下滿足了溫度條件，因此可以停止自動化加熱爐工作，由此可以保障易凝高黏原油常溫輸送，有效降低了加熱成本消耗。相應(yīng)的管道運行的彈性、安全性也得到提升，這種方式適用于沙漠、海上鋪設(shè)油氣儲運管道。

現(xiàn)階段我國依然堅持使用含蠟原油管道，為避免含蠟原油管道蠟沉積、內(nèi)壁結(jié)蠟，因此無法免除中途加熱，而為了取代加熱爐降低成本消耗，在管道中途加熱中運用全自動化熱裂解、分子篩裂解等技術(shù)，可以將原油中蠟的碳鏈斷裂以降低管道中的蠟含量，也可以降低高碳數(shù)蠟中的碳含量，使其成為低碳數(shù)蠟。從管道輸送的角度出發(fā)，油氣儲運輸送技術(shù)自動化應(yīng)用依然存在一定的經(jīng)濟障礙。因此自動化技術(shù)在油氣儲運工程中的應(yīng)用，需要綜合考慮原油流動性差、輸送距離長等一系列原因，需要從整體角度出發(fā)，設(shè)計自動化技術(shù)經(jīng)濟化應(yīng)用方案，從而追求最高的綜合效益。

3.4 在設(shè)備運行中的應(yīng)用

隨著自動化技術(shù)的快速發(fā)展，泵類設(shè)備的運用效率不斷提升。通過運用自動化技術(shù)，可以利用自動化控制系統(tǒng)分布化設(shè)置泵站排口流量計、液位變送器與泵類設(shè)備控制柜等關(guān)鍵設(shè)備，以此實時采集泵類設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，便于將設(shè)備運行數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯總至油氣儲運自動化控制系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)對設(shè)備運行過程中液位情況、電磁閥、泵類設(shè)備運行狀態(tài)，以及電壓、電流、排污、泵類設(shè)備管道壓力及設(shè)備供電狀態(tài)等的實時狀態(tài)監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)并解決運行過程中的問題，避免設(shè)備運行過程中出現(xiàn)損壞，增加運維成本。

3.5 在監(jiān)控中的應(yīng)用

油氣儲運工程通常擁有較長的工期，導(dǎo)致產(chǎn)生的報表內(nèi)容繁多，相應(yīng)的監(jiān)控范圍也就更大。油氣儲運工程的監(jiān)控系統(tǒng)主要用在監(jiān)測不同設(shè)備運行，主要由監(jiān)控控制中心與監(jiān)控運行設(shè)備組成，其中，監(jiān)控控制中心負責對監(jiān)控運行設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集與分析，及時報出預(yù)警信息，監(jiān)控運行設(shè)備主要涉及視頻監(jiān)控、溫度檢測、震動監(jiān)督與測定等。只有不斷優(yōu)化、分析油氣儲運過程中生成的數(shù)據(jù)報表，才可以確保制定的一系列策略、實施的一系列方法具有可用性、科學性，最終保證監(jiān)控的有效性。因此，在油氣儲運工程中，自動化技術(shù)在監(jiān)控過程中，可以充分釋放出實時監(jiān)控、集中管理與數(shù)字化控制作用，依靠自動化、數(shù)據(jù)化的監(jiān)控應(yīng)用，進一步提升油氣儲運工程效率。

4 油氣儲運工程自動化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)化

4.1 在設(shè)備運行應(yīng)用的優(yōu)化

在油氣儲運工程中，操作人員可以增強油氣集輸處理工作的技術(shù)操作能力，進一步加強對設(shè)備運行數(shù)據(jù)的管理和調(diào)整，以提高設(shè)備的運行效率。可以通過自動化技術(shù)加強對泵類設(shè)備的管理。油氣儲運工程與油氣輸送泵等泵類設(shè)備的支持密不可分，作為油氣儲運生產(chǎn)過程中常用的特殊設(shè)備，泵類設(shè)備已經(jīng)成為當前油氣儲運工程最為重要的能量來源之一。油氣儲運工程項目需要根據(jù)不同場合選用不同類型的泵類設(shè)備，在泵類設(shè)備中使用計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與自動化技術(shù)，可以通過便攜式能量消耗監(jiān)測儀（elcontrol energy）等設(shè)備，對泵類設(shè)備的實際能耗進行統(tǒng)計，從而確保油氣儲運工程的正常運作。

4.2 在監(jiān)管應(yīng)用的優(yōu)化

在油氣儲運過程中運用自動化技術(shù)，能夠加強對長輸管道運行狀態(tài)的監(jiān)管，優(yōu)化長輸管道工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)過程，促使油氣儲運更加安全高效。在油氣儲運工程中，大部分輸送原油管道面臨熱量散失這一實際問題，因此，在自動化技術(shù)的運用中，可以通過泵站提供的充足壓力，加熱站提供的熱能，將長輸管道的流量控制在較為合理的范圍內(nèi)，實現(xiàn)對燃油料的節(jié)約，充分保障長輸管道的管輸效率，對長輸管道首、末端壓力與溫度，及長距離輸送壓力流程等相關(guān)參數(shù)予以控制與優(yōu)化，將輸油泵站中的原油流量控制在較為穩(wěn)定的范圍內(nèi)，有效控制原油黏度。通過運用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠?qū)崟r傳送數(shù)據(jù)參數(shù)，使工作人員能夠合理控制油氣運輸?shù)沫h(huán)節(jié)，提高油氣儲運的效率。

4.3 在參數(shù)調(diào)整應(yīng)用優(yōu)化

自動化技術(shù)在油氣儲運過程中的應(yīng)用，能夠促使油氣儲運效率得到不斷提升。在實際觀察過程中不難發(fā)現(xiàn)，油氣儲運系統(tǒng)的散熱損失在整個系統(tǒng)中的能量散失占比較高，嚴重影響油氣黏度，并且油氣黏度大小與儲運溫度控制間存在較為微妙的變化關(guān)系。因此，通過在油氣儲運工程中深入運用自動化技術(shù)，可以協(xié)同先進的油氣儲運檢測儀器，形成第一手設(shè)備故障檢測、數(shù)據(jù)分析處理依據(jù)。

（1）自動化控制系統(tǒng)通過收集油氣儲運設(shè)備的溫度、震動、電流等運行參數(shù)，通過傳感器等設(shè)備予以采集，在自動化記錄故障數(shù)據(jù)的過程中，為后續(xù)檢測、維修提供自動監(jiān)測和預(yù)警數(shù)據(jù)模型，判斷系統(tǒng)是否存在運行故障。

（2）通過適當調(diào)整儲運系統(tǒng)的高溫下工作運行狀態(tài)，能夠持續(xù)降低油氣黏度，防止巨大的摩擦阻力造成儲運系統(tǒng)發(fā)生不必要的損失，杜絕散熱損失持續(xù)增大的情況出現(xiàn)。

5 結(jié)束語

伴隨油氣儲運工程自動化技術(shù)的不斷深入運用，對提高工作效率、優(yōu)化工作流程及減少人為錯誤等方面具有重要作用。通過自動化技術(shù)對泵類設(shè)備的管理和監(jiān)控，可以實現(xiàn)設(shè)備的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，從而提高設(shè)備的運行效率和可靠性。同時，自動化技術(shù)還能實現(xiàn)對油氣儲運過程的實時監(jiān)控和調(diào)整，以確保工程的順利進行。通過自動化技術(shù)的應(yīng)用，可以對油氣儲運過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)進行分析和優(yōu)化，為制定科學的數(shù)據(jù)管理戰(zhàn)略計劃和油氣儲運工程施工方法，提供數(shù)據(jù)驅(qū)動依據(jù)、模型。油氣儲運工程自動化技術(shù)的推廣和應(yīng)用，將提升工程的效率和質(zhì)量，減少人為因素的干擾，實現(xiàn)對工程的精細化管理和優(yōu)化，為油氣儲運行業(yè)的發(fā)展和安全運營提供更大的支持。