偏遠(yuǎn)轉(zhuǎn)油站的無(wú)人值守實(shí)踐

謝 堯* 佧米力江·吐?tīng)柡?袁 良

（塔里木油田公司英買(mǎi)油氣開(kāi)發(fā)部）

0 引言

數(shù)字化水平是油氣田建設(shè)現(xiàn)代化程度的重要指標(biāo)，也是支撐油氣田高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措。塔里木油田某油氣開(kāi)發(fā)部偏遠(yuǎn)轉(zhuǎn)油站運(yùn)行值班人員多、操作風(fēng)險(xiǎn)高、安保維穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)大、運(yùn)行成本較高，對(duì)偏遠(yuǎn)中型場(chǎng)站進(jìn)行自動(dòng)化、信息化升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)電子巡檢、自動(dòng)控制，對(duì)場(chǎng)站安全、平穩(wěn)、高效生產(chǎn)有著重要意義，同時(shí)對(duì)提質(zhì)增效和生產(chǎn)管理模式優(yōu)化也有著較大的促進(jìn)作用[1]。

本文中偏遠(yuǎn)油氣場(chǎng)站無(wú)人值守的實(shí)踐是指通過(guò)工藝、自動(dòng)化和信息化技術(shù)措施，完善轉(zhuǎn)油站生產(chǎn)應(yīng)急流程，完善上傳機(jī)泵運(yùn)行狀態(tài)等重要參數(shù)，完善液位、壓力等參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)控制功能，完善超壓、超液位等應(yīng)急聯(lián)鎖功能，完善視頻監(jiān)控及油氣泄漏檢測(cè)功能，同時(shí)將轉(zhuǎn)油站生產(chǎn)數(shù)據(jù)、視頻上傳開(kāi)發(fā)部油氣處理中心進(jìn)行集中監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)油站工藝裝置和設(shè)備可視、可控，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)油站無(wú)人值守，大幅降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)降低操作風(fēng)險(xiǎn)，減少轉(zhuǎn)油站運(yùn)行人員。

1 現(xiàn)狀與問(wèn)題

1.1 工藝系統(tǒng)

轉(zhuǎn)油站距開(kāi)發(fā)部油氣處理中心約53 km，承擔(dān)11口單井油氣匯集、分離、計(jì)量、增壓等工作，包括進(jìn)站及計(jì)量閥組、計(jì)量分離器、生產(chǎn)分離器、加熱爐、壓縮機(jī)、外輸泵、注水泵、儲(chǔ)罐等裝置設(shè)備，主要工藝流程為單井來(lái)液通過(guò)計(jì)量分離器計(jì)量，再經(jīng)生產(chǎn)分離器沉降分離，分離后的天然氣通過(guò)壓縮機(jī)增壓后進(jìn)入外輸管線，分離后的原油進(jìn)入儲(chǔ)罐，通過(guò)喂油泵、外輸泵增壓后，經(jīng)過(guò)加熱爐加熱后進(jìn)入外輸管線。轉(zhuǎn)油站工藝流程如圖1 所示。

圖1 轉(zhuǎn)油站工藝流程圖

1.2 自控通信

轄區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)油站原設(shè)計(jì)為有人值守站場(chǎng)，自動(dòng)化及信息化程度偏低，站場(chǎng)配置如下：

（1）轉(zhuǎn)油站設(shè)有遠(yuǎn)程測(cè)控終端（RTU）控制系統(tǒng)，采集管轄單井運(yùn)行參數(shù)及單井進(jìn)站壓力、溫度參數(shù)，采集計(jì)量分離器、生產(chǎn)分離器壓力、液位、氣相、液相流量運(yùn)行參數(shù)，并上傳油氣處理中心數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視（SCADA）進(jìn)行集中監(jiān)控；

（2）轉(zhuǎn)油站內(nèi)計(jì)量分離器、生產(chǎn)分離器設(shè)氣相、液相調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)分離器壓力、液位自動(dòng)調(diào)節(jié)控制；

（3）轉(zhuǎn)油站內(nèi)壓縮機(jī)、加熱爐等撬裝設(shè)備自帶PLC 控制系統(tǒng)，對(duì)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集和控制；

（4）各單井設(shè)有RTU 控制系統(tǒng)，采集單井油壓、回壓、井口溫度、電磁加熱器運(yùn)行參數(shù)，并將數(shù)據(jù)上傳轉(zhuǎn)油站RTU 控制系統(tǒng)；

（5）轉(zhuǎn)油站設(shè)有UPS 供電系統(tǒng)，對(duì)轉(zhuǎn)油站RTU控制系統(tǒng)進(jìn)行供電；

（6）轉(zhuǎn)油站設(shè)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可對(duì)場(chǎng)站主要區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控。

SCADA 系統(tǒng)總體數(shù)據(jù)流向可分為3 級(jí)，第1 級(jí)為單井RTU 控制級(jí)，具有單井油壓、回壓、井口溫度、電磁加熱器運(yùn)行參數(shù)等進(jìn)行采集并將數(shù)據(jù)上傳至上一級(jí)的功能；第2 級(jí)為轉(zhuǎn)油站RTU 控制級(jí)，具有對(duì)轉(zhuǎn)油站場(chǎng)站內(nèi)運(yùn)行參數(shù)及管轄單井運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集并將數(shù)據(jù)上傳至上一級(jí)的功能；第3 級(jí)為油氣處理中心SCADA 控制級(jí)，對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)所有單井、場(chǎng)站運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一采集和監(jiān)控[2]。另外，當(dāng)通信系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，單井、轉(zhuǎn)油站分別對(duì)各井站進(jìn)行控制，確保生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安全、可靠運(yùn)行。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.3 運(yùn)行方式

轉(zhuǎn)油站采用人員值班值守，設(shè)班長(zhǎng)2 人（1 人在崗、1 人輪休），設(shè)運(yùn)行班組6 組，每組3 人，采用6 班3 倒的運(yùn)行方式（3 組在崗、3 組輪休），合計(jì)運(yùn)行人員共20 人，主要工作如下：

（1）運(yùn)行人員每4 h 現(xiàn)場(chǎng)巡檢1 次，填寫(xiě)生產(chǎn)日?qǐng)?bào)表；

（2）每天8:00 和20:00 手動(dòng)倒井計(jì)量，低點(diǎn)排液2 次；

（3）站外生產(chǎn)井每天巡檢2 次，長(zhǎng)關(guān)井每周巡檢1 次，記錄相關(guān)參數(shù)；

（4）根據(jù)需要進(jìn)行取樣，壓力表及溫度計(jì)更換，啟停電潛泵、抽油機(jī)、壓縮機(jī)、加熱爐、外輸油泵、喂油泵、加藥泵等操作；

（5）負(fù)責(zé)施工、清蠟、檢維修作業(yè)監(jiān)護(hù)，洗井掃線，功圖液面測(cè)試，打掃工藝管線、操作間、設(shè)備衛(wèi)生等工作；

（6）在轉(zhuǎn)油站值班室監(jiān)控站內(nèi)及單井參數(shù)，發(fā)現(xiàn)報(bào)警通知相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員處理，每4 h 記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

1.4 存在的問(wèn)題

（1）工藝流程不完善，原油通過(guò)常壓原油儲(chǔ)罐經(jīng)過(guò)喂油泵、外輸泵增壓后外輸，當(dāng)外輸泵、外輸管線出現(xiàn)異常，儲(chǔ)罐液位超高后缺少應(yīng)急存儲(chǔ)設(shè)施，存在儲(chǔ)罐冒罐風(fēng)險(xiǎn)；外輸泵未和儲(chǔ)罐液位實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)節(jié)，存在儲(chǔ)罐冒罐、抽空的風(fēng)險(xiǎn)；壓縮機(jī)入口未設(shè)置調(diào)壓放空設(shè)備，存在故障停機(jī)后分離器超壓的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）自控系統(tǒng)不完善，轉(zhuǎn)油站自控部分已實(shí)現(xiàn)壓力、液位、溫度等運(yùn)行參數(shù)遠(yuǎn)傳至油氣處理中心主控室進(jìn)行監(jiān)控，但依舊存在外輸泵自控聯(lián)鎖不完善，外輸泵、加熱爐等設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)未上傳，轄區(qū)內(nèi)抽油機(jī)、電泵單井電流、電壓、運(yùn)行狀態(tài)等機(jī)采運(yùn)行參數(shù)未上傳，控制系統(tǒng)非冗余，現(xiàn)場(chǎng)未設(shè)置可燃?xì)怏w檢測(cè)儀等問(wèn)題。

（3）UPS 容量偏小，生產(chǎn)分離器、計(jì)量分離器液相電動(dòng)閥和氣相電動(dòng)閥未通過(guò)UPS 系統(tǒng)供電，異常停電等故障情況下，電動(dòng)閥處于保位狀態(tài)，存在分離器憋壓、常壓原油儲(chǔ)罐串壓的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）視頻監(jiān)控仍未實(shí)現(xiàn)場(chǎng)站全覆蓋，視頻監(jiān)控設(shè)備普遍存在投用年限較長(zhǎng)，存在攝像機(jī)老舊損壞、圖像模糊不清、傳輸質(zhì)量不佳、經(jīng)常黑屏等現(xiàn)象，無(wú)法全天候、多方位監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)裝置安全生產(chǎn)，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)高危作業(yè)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，不利于管理人員全局把握生產(chǎn)情況。

以上問(wèn)題導(dǎo)致運(yùn)行人員需頻繁的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巡檢和操作，確保現(xiàn)場(chǎng)工藝裝置和設(shè)備安全平穩(wěn)運(yùn)行。

2 對(duì)策及實(shí)施

2.1 實(shí)施必要條件

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工藝裝置特點(diǎn)，梳理出在確保安全平穩(wěn)運(yùn)行前提下，要實(shí)現(xiàn)場(chǎng)站無(wú)人值守需具備以下必要條件，具體如圖3 所示。

圖3 無(wú)人值守必要條件示意圖

2.2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研

對(duì)照無(wú)人值守必要條件，組織工藝、設(shè)備、儀表、電力等專(zhuān)業(yè)實(shí)地開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，核實(shí)工藝處理流程（如油氣水流程是否密閉處理輸送）、應(yīng)急流程（超壓、超液位是否設(shè)有事故流程、裝置）、自控配套情況（壓力、液位等關(guān)鍵參數(shù)采集情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)控制情況，聯(lián)鎖設(shè)置情況）、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行方式（人員值班情況，巡檢情況，操作情況，監(jiān)控情況，其他作業(yè)情況），全面了解站場(chǎng)運(yùn)行情況。

2.3 問(wèn)題及對(duì)策

通過(guò)轉(zhuǎn)油站無(wú)人值守現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，排查存在問(wèn)題共計(jì)9 項(xiàng)，其中工藝問(wèn)題3 項(xiàng)、自控問(wèn)題6 項(xiàng)，并梳理制約問(wèn)題共計(jì)6 項(xiàng)，同時(shí)組織相關(guān)專(zhuān)業(yè)細(xì)致討論，制定針對(duì)性整改措施。問(wèn)題及對(duì)策詳見(jiàn)表1。

表1 轉(zhuǎn)油站無(wú)人值守問(wèn)題整改計(jì)劃表

2.4 實(shí)施及驗(yàn)證

按照轉(zhuǎn)油站無(wú)人值守問(wèn)題整改計(jì)劃表對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置進(jìn)行改造升級(jí)，達(dá)到無(wú)人值守的基礎(chǔ)條件：

（1）對(duì)原油外輸流程進(jìn)行優(yōu)化改造，將原油外輸流程由原油儲(chǔ)罐改至生產(chǎn)分離器液相出口，分離器液相增加電動(dòng)閥，實(shí)現(xiàn)超液位電動(dòng)閥聯(lián)鎖打開(kāi)后液相進(jìn)入原油儲(chǔ)罐應(yīng)急存儲(chǔ)；

（2）外輸泵增加變頻調(diào)節(jié)功能，通過(guò)生產(chǎn)分離器液位控制外輸泵變頻器頻率，實(shí)現(xiàn)液位平穩(wěn)控制；

（3）壓縮機(jī)入口增加電動(dòng)調(diào)節(jié)放空閥，壓縮機(jī)故障停機(jī)，壓力超限后氣相通過(guò)放空火炬燃燒；

（4）完善外輸泵、加熱爐運(yùn)行狀態(tài)上傳，實(shí)現(xiàn)油氣處理中心主控室實(shí)時(shí)監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)；

（5）抽油機(jī)、電泵單井增加電參采集模塊及無(wú)線載荷、位移傳感器，將電流、電壓、運(yùn)行狀態(tài)、載荷、沖程等機(jī)采運(yùn)行參數(shù)上傳，實(shí)現(xiàn)油氣處理中心主控室實(shí)時(shí)監(jiān)視機(jī)采井運(yùn)行狀態(tài)；

（6）UPS 由5 kVA 更換為15 kVA，將計(jì)量分離器、生產(chǎn)分離器氣相、液相電動(dòng)閥接入U(xiǎn)PS 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)停電情況下，壓力、液位正常聯(lián)鎖調(diào)節(jié)控制；

（7）轉(zhuǎn)油站非冗余RTU 控制系統(tǒng)升級(jí)更換為冗余控制系統(tǒng)，提高自控系統(tǒng)可靠性；

（8）設(shè)置2 套高清激光可燃?xì)怏w泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，完善轉(zhuǎn)油站視頻監(jiān)控覆蓋范圍并對(duì)關(guān)鍵區(qū)域油氣滲漏進(jìn)行高精度檢測(cè)。

完成以上措施實(shí)施后，針對(duì)轉(zhuǎn)油站關(guān)鍵應(yīng)急聯(lián)鎖功能開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和驗(yàn)證，重點(diǎn)對(duì)停電、壓縮機(jī)和外輸泵故障停機(jī)、液位和壓力調(diào)節(jié)及超高聯(lián)鎖觸發(fā)、RTU 控制器冗余切換功能進(jìn)行測(cè)試記錄，確保各項(xiàng)調(diào)節(jié)、控制、應(yīng)急聯(lián)鎖功能完好、可靠。同時(shí)組織開(kāi)展停電、刺漏、著火等應(yīng)急演練，確保異常突發(fā)情況下，應(yīng)急處置有效。

2.5 運(yùn)行方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施完善情況及功能測(cè)試驗(yàn)證情況，組織生產(chǎn)、安全、技術(shù)、基層作業(yè)區(qū)等部門(mén)討論編寫(xiě)轉(zhuǎn)油站無(wú)人值守方案，主要從巡檢、操作、控制方式、監(jiān)控要求、應(yīng)急處置等方面進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，并對(duì)注意事項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，依據(jù)方案開(kāi)展試運(yùn)行，確保無(wú)人值守安全運(yùn)行。

3 實(shí)施效果

3.1 轉(zhuǎn)變運(yùn)行方式

（1）無(wú)人值守前

值班期間每4 h 巡檢1 次，并填寫(xiě)巡檢報(bào)表；值班室實(shí)時(shí)監(jiān)控轉(zhuǎn)油站運(yùn)行參數(shù)，每4 h 填寫(xiě)一次生產(chǎn)報(bào)表；生產(chǎn)單井每天巡檢2 次，填寫(xiě)巡檢報(bào)表。

（2）無(wú)人值守后

降低巡檢頻次，轉(zhuǎn)油站巡檢頻次由4 h/次巡檢優(yōu)化為1 d/次，并填寫(xiě)巡檢報(bào)表；轉(zhuǎn)油站及管轄單井?dāng)?shù)據(jù)由油氣處理中心統(tǒng)一監(jiān)控，取消轉(zhuǎn)油站值班室監(jiān)控；生產(chǎn)單井每天巡檢1 次，填寫(xiě)巡檢報(bào)表，大幅降低巡檢、操作工作量。

3.2 提高場(chǎng)站安全

轉(zhuǎn)油站經(jīng)過(guò)無(wú)人值守升級(jí)改造后，轉(zhuǎn)油站及管轄單井運(yùn)行參數(shù)實(shí)現(xiàn)了全面采集上傳和監(jiān)控，壓力、液位實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，異常及設(shè)備故障情況氣液可實(shí)現(xiàn)安全泄放和應(yīng)急存儲(chǔ)，進(jìn)一步提高了轉(zhuǎn)油站生產(chǎn)運(yùn)行安全能力。

3.3 核減運(yùn)行人員

（1）無(wú)人值守前

設(shè)班長(zhǎng)2 人（1 人在崗、1 人輪休），設(shè)運(yùn)行班組6 組，每組3 人，采用6 班3 倒的運(yùn)行方式（3 組在崗、3 組輪休），合計(jì)運(yùn)行人員20 人。

（2）無(wú)人值守后

設(shè)班長(zhǎng)2 人（1 人在崗、1 人輪休），設(shè)運(yùn)行班組2 組，每組2 人，采用對(duì)倒的運(yùn)行方式，合計(jì)運(yùn)行人員6 人，減少運(yùn)行人員14 人，核減人數(shù)用于其他生產(chǎn)運(yùn)行新增業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)增業(yè)務(wù)（工作量）不增人。

3.4 推進(jìn)生產(chǎn)轉(zhuǎn)型

通過(guò)對(duì)工藝、自控不斷完善，異常應(yīng)急的測(cè)試，以及站場(chǎng)無(wú)人值守運(yùn)行，消除了各級(jí)管理人員對(duì)于偏遠(yuǎn)轉(zhuǎn)油站無(wú)人值守后的擔(dān)心和顧慮，促使各級(jí)管理人員主動(dòng)、積極開(kāi)展老舊場(chǎng)站數(shù)字化升級(jí)轉(zhuǎn)型，促進(jìn)油氣場(chǎng)站智能化生產(chǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以偏遠(yuǎn)轉(zhuǎn)油站為例，描述了油氣生產(chǎn)單位通過(guò)自動(dòng)化、信息化手段完善生產(chǎn)一線站場(chǎng)關(guān)鍵設(shè)備的數(shù)據(jù)采集及自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)偏遠(yuǎn)油氣站場(chǎng)無(wú)人值守，優(yōu)化原有生產(chǎn)運(yùn)行模式，提升站場(chǎng)運(yùn)行安全和生產(chǎn)管理能力[3]。

偏遠(yuǎn)場(chǎng)站運(yùn)行環(huán)境較差、可依托生產(chǎn)和生活設(shè)施少，人員值守運(yùn)行過(guò)程中存在操作風(fēng)險(xiǎn)高、安保風(fēng)險(xiǎn)高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、精神狀態(tài)受影響等問(wèn)題，對(duì)場(chǎng)站安全、高質(zhì)量運(yùn)行造成一定影響。隨著數(shù)字化油田建設(shè)不斷推進(jìn)，油氣場(chǎng)站自動(dòng)化、信息化技術(shù)應(yīng)用更加廣泛和深入，推動(dòng)了場(chǎng)站運(yùn)行管理模式的變革，提高了生產(chǎn)運(yùn)行效率和安全性，減輕了員工的工作強(qiáng)度，提高了員工的幸福指數(shù)，實(shí)現(xiàn)了少人高效生產(chǎn)，促進(jìn)現(xiàn)代化油氣田的高質(zhì)量建設(shè)發(fā)展。