自动化控制技术在长距离输油工艺中的应用

自动化控制技术在长距离输油工艺中的应用

康慧

中原油田分公司濮东采油厂  河南濮阳 457001

摘要：目前，庆祖集油田原集输工艺技术已不能满足产能建设和经济效益的需要。气液密闭混输技术的应用使油气集输工艺水平的得到提高，该项自动化控制技术于2019年10月在庆祖中转站应用, 通过变频调速装置与分离缓冲罐的液位自动调节相结合，从而实现油气密闭输送工艺,而且在实际的输送过程中,节能降耗效果明显,提高了经济效益。气液密闭混输技术的成功应用,为今后地面集输工艺流程的建设与改造中取消中转站提供了有力的技术支持。

关键词：自动化控制；密闭输送工艺；技术优势；节能降耗；效果评价；

1 研究背景及意义

庆祖极复杂断块油气田在开发20年后，进入高含水开发阶段，地面已建集输系统存在集输工艺落后，集输系统效率低，运行费用高等问题，经技术检测中心能耗测试，庆祖油田吨液集输能耗4.12 kgce/t与油田平均水平（2.69kgce/t）对比高1.43kgce/t，严重制约了油田扭亏脱困。为提高庆祖油田开发效益、降低生产成本，实施了庆祖油田集输系统优化改造。

2 自动化控制技术在庆中转站长距离输油工艺中的实际应用

2.1庆中转站概况及存在问题

2.1.1 主要概况

庆祖中转站系统进液通过三相分离气油气水分离，分离液进入储油罐进行储存，气进入气系统，储油方式：系统水进1#罐，油进3#罐，卸油台进4#罐，并在4#罐内油水分离，并向2#水罐切水。输油方式采用油水分输，日均输油量103方(6:00-10:00、16：00-8:00)，庆祖中转站外输排量输油13-15方/小时（输水时20方/小时），外输压力0.46/0.56MPa；站内富余污水通过输油泵输入庆祖油田回水管线，日均输水量650方。站内1000KW加热水套路3台，运行2台，备用一台，日耗气量1000-1300方。

2.1.2存在问题

1）庆中转站以“分离-进罐-分输”工艺模式，即采用非密闭式二次加热集输工艺，两台1000KW水套炉日能耗1280方/天天然气，增加了能源消耗和油气损耗，系统运行能耗大。

2）采用二次加热流程，能耗设备运行多，日常维护管理费用高，每两年需要更换一次加热盘管，5年三台水套炉加热盘管更换一遍。

3）采用油水分输工艺，胡二集输站来液波动大，造成三相分离器运行不平稳。

4）庆祖中转站两台三相分离器使用年限达到20年，压力容器带病服役。

2.2自动化控制技术应用的主要内容及技术关键

2.2.1 技术应用的主要内容

系统来液直接外输：648方管输进站液量/天（平均27方/小时）直接进两相分离器经气、液两相分离后，气进入站内气系统自耗，分离液直接经外输泵增压后外输；两相分离器安装压差式液位计，压差式液位计485信号传至控制屏，控制屏 PLC程序控制外输泵排量保持两相分离器液位1-2m范围内工作；卸油台来液切水后平均掺入：卸油台来液进3#或4#储油罐交替进行破乳油水分离，污水（约100方）经污水泵增压后进入回水系统，低含水油（约45方）通过齿轮泵周期掺输至外输泵（间输时间为8-10个小时，排量6方/h）。改造主体工作量：新建1500mm两相分离器一台，撬装式齿轮泵一套，压差液位计一套，流程改造75米。

2.2.2自动化技术的应用优势

1）密闭混输集输工艺，降低系统能耗，提高系统运行效率。

采用一级加热外输集输工艺，系统来液在两相分离器油气分离，分离器油水直接进外输泵，减少系统来液加温，减少能耗，缩短原油停留时间6-10个小时，减少轻烃损耗。

2）三相分离改为两相分离，降低运行难度。

三相分离器改为两相分离器岗位工人的操作难度降低，三相分离器需要控制气压，防止油进水路或水进油量，劳动工作量减少。

3）采用撬装掺油装置，降低外输剧烈波动，实现外输运行平稳。

撬装式齿轮泵主要功能把卸油台低含水原油均匀掺入外输泵进口与系统来液增压外输，其频率控制在40Hz,排量7方/h.使整个密闭式混输成为可能，减低外输参数超限运行。

4）集输过程自动化控制，降低工人劳动轻度。

两相分离器采用罗斯蒙特压差式液位计，通过两相分离器的液位控制调整外输泵的排量。压差式液位计和数字化建设相结合，使庆中转站人员劳动强度得到了有效降低，分离器操作和外输泵不需要人进行操作，由自动化程序进行操作，提高了劳动效率。

3技术应用效果

3.1 主要投入

新建1500mm两相分离器一台，撬装式齿轮泵一套，压差液位计一套，流程改造75米。

3.2 技术应用后运行情况

3.2.1 设备运行情况

庆祖中转站改造前两台1000KW水套炉日能耗1280方/天天然气，目前使用一台外输加温水套炉耗气在600-700方/天天然气；由于来油加温停止加热分离器产气量下降至920方/天，通过计算节约300方/天天然气。

3.2.2 外输情况

目前系统进液751方，卸油台外输液量114方，Q4#站液量450方，全区外输液量1201方，油量70吨。两相分离器分压：0.05-0.1mpa,液位控制正常运行液位控制在1.4-1.75米范围内，对应频率26-32HZ,储油罐：3#和4#储油罐作为互换单拉液储存罐，大部分单拉污水切入2#水罐，通过输水泵打入回水干线（100方/天）。二集输站计量温度在42-45℃，油路计量4-9方/h,含水3%-6%。

3.2.3自动化控制运行情况

1） 自动控制：通过1#（预留）或2#分离器液位控制，控制三台外输泵频率，三台输油泵都能实现手动和液位自动控制切换。

2） 液位控制设置：目前庆祖中转站系统来液和齿轮泵外输液量30-34方/h,,两相分离器液位控制在1.45米，进行两相分离器设置，下限1米对应频率20Hz，上限2.95米对应50Hz,,通过运行目前泵频率26-34Hz运行，3.85米液位超限报警。

3） 齿轮泵控制：齿轮泵压力参数0.33MPa,功率2.2kw,排量8方/天， 两台齿轮泵一备一用，通过一台变频器进行控制， 频率控制在40Hz,排量7方/h。

4 效果评价

庆中转站二级加热改为一级加热外输，停用一台1000KW水套炉加热，日降低天然气消耗量300方，年节气11万方。

能耗设备水套炉运行减少1台，节气500方/天，储罐运行减少1台，外输输水泵频率降低一台，节约水套炉维护费5.4万/年。

减少轻烃损耗，减少原油在储存过程中停留时间，原油在储油罐中储存6-8个小时，原油损耗0.2方，温度损耗2-3度，使750方液提高2-3度需要200方天然气。

分离器低压运行和减少水套炉磨阻，进站压力由原来的0.24MPa降低至0.2MPa,各站干压减低0.1MPa有效降低系统油井回压，延长检泵周期。

压差式液位计和数字化建设相结合的运用降低了生产成本和劳动强度、保障生产安全；提升了自动化水平，实现精细化、科学化管理，促进老区地面生产系统实现“科学高效、清洁低耗、先进实用”。

5结论

自动化控制技术在长距离输油工艺中的应用优势主要体现在对输送工艺的改造后,集输系统的效果得到了明显的提高,各项生产参数也发生了很大的提升。密闭输送工艺生产连续性强、油气损耗小、容易实现自动控制，工艺简单易操作,安全性和稳定性较强，最主要的是节能降耗效果好，并且经济效益十分显著。