数字化变频输油在绥靖油田的应用及优化.doc

1、数字化变频输油在绥靖油田的应用及优化摘要：研究应用数字化变频输油技术，通过 PLC 实现外输系统的数字化和自动化控制，在生产过程中实现了监控原油生产、优化集输工艺、加强安全环保、降低生产成本等重要作用。通过应用，解决了部分站点产进不平稳的间歇性输油和冬季输油泵连续运行，不但减轻了工作劳动强度，防止溢罐、泄漏及输油泵空转等安全事故发生，同时提高了工作效率，改善了员工的工作环境。 关键词：低渗透 变频输油 PLC 数字化和自动化 节能降耗 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

2、、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

3、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

4、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

5、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

6、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：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；若原油温度过高造成缓冲罐气锁或者缓冲

7、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

8、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

9、）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

10、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。 参考文献 1.张敬，变频调速技术在油田的应用现状及前景分析.江汉石油科技.2006（6） 2.裴润有，王亚新，等.智能变频输油技术在华庆油田的应用.现代电子技术.2011（7） 3.孙轶闻，等.浅谈变频调速技术在油田生产中的应用. 环球市场信息导报.2011（6） 4.刘一山，王林平，等. 高压变频技术在西峰油田注水系统中的应用. 石油天然气学报（ 江汉石油学院学报）.2011（10） 作者简介：徐振华（1982）男，汉族，甘肃省华池人，主要从事油田安全管理工作。