数字化变频输油在绥靖油田的应用及优化

2019-6-3 11:02:56
数字化变频输油在绥靖油田的应用及优化

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绥靖油田已经开发13年,是长庆油田低渗透油藏主力区之一,位于陕甘宁边界,属典型的黄土高原梁峁丘陵沟壑地区。具有埋藏深、低孔低渗、低压低产的地质特点,滚动开发、快速建产、规模建设、衰竭快的开发特点,以及复杂的外部环境特点。油井产量低,井站产进分布不均,造成输油系统不能连续工作,若员工不能及时启停输油泵,易造成溢罐或泵空转,导致环境污染和设备损坏,影响油田正常生产。

变频输油系统组成及工作原理

1.1 变频输油系统组成

变频输油系统主要由变频器,工控机,输油泵,缓冲罐,磁翻板液位计,PLC( ProgrammableLogicController,可编程逻辑控制器)等组成。变频输油系统成套控制设备及技术应用在绥靖油田各计量站、增压站和接转站,是在原外输系统上经数字化改造实现数字化和自动化控制。

1.2 变频输油工作原理

变频输油系统原理分变频器、站控控制、液位控制、定频控制、变频连续输油原理五项。

(1)变频器:由整流(交流变直流)、滤波、再次整流(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元组成。主要实现方式是通过电流的频率的变化,改变电动机的转数,降低电动机输出功率。其工作原理: 工频电流开关拨到变频位置,经过整流电路变成直流电,直流电流变频器按照控制信号的要求,输出改变频率的交流电,作用于电动机,改变其输出频率;工频电流开关拨到工频位置,使用人工操作模式下的工频状态。

(2)站控控制:由变频器、缓冲罐( 带磁翻板液位计)、计算机和输油泵组成。通过监测缓冲罐或事故罐液位,员工利用计算机控制变频器,给输油泵电机发出启停及频率调节指令,实现远程控制输油模式。

(3)液位控制:由PLC、变频器、缓冲罐( 带磁翻板液位计) 和输油泵组成。通过PLC可编程控制器采集缓冲罐液位,根据设定的上下高度值,当液位达到某个设定液位高点值时,利用PLC可编程控制器,给变频器发出启动指令,输油泵开始工作,当液位值低于某个值时,PLC控制器发出停止指令,变频器停止供电,输油停止。

(4)定频控制:由变频器、原油流量计和输油泵组成。在站控控制输油原理的基础上,站点员工根据站点产进液量,计算出外输泵每小时排量,设定一定频率,使外输泵每小时的排量与站点每小时产进相同,实现原油边进边出。

(5)变频连续输油:由PLC、变频器、缓冲罐( 带磁翻板液位计)、计算机PID控制系统和输油泵组成。在液位控制原理上增加计算机PID控制系统,变频器的输出频率以缓冲罐液位为控制对象,液位传感器检测出缓冲罐液位高度,作为反馈信号传送给站内PLC,PLC 将信号处理后传输给站内上位机(计算机),上位机PID控制系统根据缓冲罐液位高度作为变频器的频率指令,调节电机转速,控制站点外输流量保持恒定。

变频输油系统现场应用及优化建议

截止2013年,绥靖油田数字化改造站点112座,变频器使用站点112座,其中实现站控控制输油71座,定频控制输油19座,液位控制输油19座,变频连续密闭输油3座。

变频输油现场应用

(1)站控控制输油应用:站控控制输油即远程控制输油,目前71座站点实现该模式,是绥靖油田主要使用模式。实现4项功能:远程控制启停、远程调节运行频频率、监测泵运行状态、采集各项运行参数。与传统站点相比,远程控制代替了现场操作,远程控制节省了站点员工启停外输泵的时间及工作量,降低了高压刺漏、机械伤害等风险。

(2)定频控制输油应用:定频输油模式,即设定一个频率使外输泵排量与产进相同,目前19座站点应用:化子坪作业区16座站点及大路沟作业区路7增、路一转、路三转。存在的弊端:①绥靖油田属于超低渗油藏,油井产量变化波动较大,站点产进液量不均;②若原油温度过高造成缓冲罐气锁或者缓冲罐压力过低泵不上量,很容易导致外输泵空转,烧坏泵机。

(3)液位控制输油应用:高低液位控制输油模式,即高液位启泵、低液位停泵,目前19座站点实现:主要用于17台数字化增压橇及涧1增、白2增两座增压站。液位控制输油模式的应用,优化了集输工艺流程,减少了站点用工数量,降低了原油生产成本。

(4)变频连续输油应用:目前在杨19接转注水站、镰一转油站、白7增压点三个站点实现变频连续输油,变频连续输油的实现,为数字化改造一项重大成果。变频连续输油的核心一是工控机PID控制系统完善;二是对外输压力、排量的实时监控,外输压力、排量直接反应外输管线运行状况;三是缓冲罐液位趋势曲线,工控机PID控制系统根据缓冲罐液位高度作为变频器的频率指令,调节电机转速,控制站点外输流量保持恒定;故对外输压力、排量及缓冲罐液位曲线的监控和分析变得尤为重要。

下步优化建议

(1)对部分站点多级离心泵“降级、减排”,实现连续输油。部分站点经数字化改造实现变频连续输油软硬件皆全,因站点日处理液量少,外输泵排量大,不能实现变频连续输油,下步计划对部分站点多级离心泵实施降级、减排。

(2)对数字化增压橇进行流程切换,实现连续输油。选取两座数字化增压橇(路3增、路12-43增),实施夏季不加热不缓冲增压、冬季加热增压流程,实现变频连续输油,改变目前高液位启泵、低液位停泵运行模式。

(3)对站点缓冲罐加装电动阀(应急阀),更加智能化。目前站点两台外输泵独立工作,不能有机结合,且站点集输系统不能自动处理外输突发情况;建议在缓冲罐进口处加装电动阀并配套相应流程,使站点两台外输泵配合启动,应急突发状况。

(4)逐站排查,着力打造变频连续输油可实现站点。经调查统计,19座站点可实现变频连续输油,其中需对PID系统进行调节站点5座,需投用缓冲罐站点3座,需对外输泵进行降级减排站点8座,需更换新型变频器站点1座。

结论

综上所述,变频输油技术实现4大创新:

(1)降低生产成本,减少了站点用工总量,且节能效果明显。

(2)降低劳动强度,远程控制及自动控制,减少了人为因素,避免了频繁上罐量油及泵房启停泵的繁杂工序。

(3)延长设备寿命,变频器对电机软启软停,避免了电网直接冲击,低速运行减少了泵轴、轴承的磨损程度。

(4)实现智能报警,数据实时监测,超高、超低参数自动报警,伴有声光提示,提高原油集输系统运行平稳性。



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