數(shù)字化混輸泵橇的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用
蔣勇 孫飛 張妮妮
(中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司機(jī)械制造總廠(數(shù)字化技術(shù)服務(wù)處) 西安 710201)
1 摘要
數(shù)字化混輸泵橇由傳統(tǒng)的固定建站到現(xiàn)行的撬裝結(jié)構(gòu)安裝快捷、投產(chǎn)迅速,易搬遷可重復(fù)利用,通過(guò)所配RTU系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程終端
控制,滿(mǎn)足油田數(shù)字化管理要求,通過(guò)推廣應(yīng)用新技術(shù)新產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)清潔操作,美化站場(chǎng)環(huán)境。
關(guān)鍵詞:數(shù)字化 增壓 油氣混輸 自動(dòng)控制
中圖分類(lèi)號(hào):TE974 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文 章 編 號(hào) :1672-3791(2012)05(c)-0015-01
隨著油田地面建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化工藝的改進(jìn),油田建設(shè)投資的大幅度降低,如何在滿(mǎn)足現(xiàn)有油田生產(chǎn)工藝的情況下簡(jiǎn)化建設(shè)規(guī) 模,設(shè)計(jì)滿(mǎn)足生產(chǎn)要求的成組設(shè)備就顯得尤為重要,數(shù)字化混輸泵橇針對(duì)已有加熱爐、緩沖罐的老場(chǎng)站,解決原油生產(chǎn)過(guò)程油氣混輸問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化增壓點(diǎn)同樣的功能而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的原油增壓設(shè)備集成裝置。數(shù)字化混輸泵橇技術(shù)含量高、性能穩(wěn)定、環(huán)保節(jié)能、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、投產(chǎn)快、節(jié)省投資、是老油區(qū)增壓點(diǎn)數(shù)字化改造的最佳選擇。
1 混輸橇裝置的結(jié)構(gòu)及工作流程
數(shù)字化混輸橇由進(jìn)口模塊、混輸泵模 塊、計(jì)量模塊、電氣控制模塊4部分組成,電氣控制模塊又可分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。通常情況下兩臺(tái)輸油泵一備一用,只有當(dāng)來(lái)油量短時(shí)間超過(guò)單臺(tái)輸油泵的處理量時(shí),調(diào)節(jié)電動(dòng)三通閥,兩臺(tái)泵同時(shí)啟動(dòng)外輸。
1.1 進(jìn)口模塊
如圖1所示,單井來(lái)油或緩沖罐來(lái)油通過(guò)進(jìn)口1進(jìn)入橇裝置。閘閥1和閘閥2必須處于常開(kāi)狀態(tài),當(dāng)來(lái)油壓力過(guò)高≥0.5MPa(此值可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況自行設(shè)定),來(lái)油可通過(guò)閘閥1、電動(dòng)直通閥1、閘閥2、出口1泄壓(進(jìn)入事故罐),以保護(hù)混輸泵進(jìn)口壓力過(guò)高引起的故障?，F(xiàn)在有的場(chǎng)站電力不穩(wěn)定,故在進(jìn)口模塊加了個(gè)安全閥,安全閥是在電動(dòng)直通閥1出現(xiàn)故障或停電的情況下,此時(shí)井口來(lái)油壓力過(guò)高,安全閥開(kāi)啟泄壓。當(dāng)事故罐里的存油達(dá)到一定量時(shí),電動(dòng)直通閥2打開(kāi),混輸泵2開(kāi)啟,事故罐的油通過(guò)進(jìn)口模塊進(jìn)口2進(jìn)入橇外輸。
1.2 混輸泵模塊
混輸泵采用的是我廠新開(kāi)發(fā)的單螺桿容積泵,它由減速電機(jī)、傳動(dòng)箱、三通、定子、轉(zhuǎn)子、底座等組成。對(duì)舊式的單螺桿泵在實(shí)際使用過(guò)程中存在的機(jī)封漏油量大,對(duì)含氣量較大的原油輸送效果不佳等缺點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)。
(1)該泵轉(zhuǎn)子為雙頭橢圓轉(zhuǎn)子,其重心偏移率是1/2單螺桿泵的一半,可允許較高轉(zhuǎn)速,噪音小、運(yùn)行平穩(wěn)。
(2)該泵油氣混輸能力強(qiáng),可滿(mǎn)足油氣比≤1∶80的工況下油氣混輸?shù)男枰?比雙螺桿油氣混輸泵相比使用性能可靠,維修簡(jiǎn)便。
(3)每轉(zhuǎn)的腔室為2×3與1/2單螺桿泵的1×2腔室,流量、壓力曲線(xiàn)二次疊加后更加平穩(wěn),流量、壓力脈動(dòng)小,對(duì)整個(gè)輸油系統(tǒng)損傷小。
1.3 計(jì)量模塊
計(jì)量模塊采用的是旋浮單轉(zhuǎn)子流量計(jì),它針對(duì)舊式容積式流量計(jì)在實(shí)踐使用中客觀存在的體積笨重、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易磨損、故障率高、維護(hù)難等問(wèn)題,而研制開(kāi)發(fā)的最新一代容積式流量計(jì)。它繼承了容積式流量計(jì)適用于多種介質(zhì)、耐高溫、耐高壓、精度高、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又有新的突破。轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)了旋浮運(yùn)動(dòng),磨損極小,體積小,重量輕,拆裝便捷省時(shí),防沙、防卡能力強(qiáng)。腔體運(yùn)行空間大,接觸面小,微小顆粒可自動(dòng)排出。
1.4 電氣控制模塊
電氣控制模塊由電動(dòng)控制閥、變頻器、PLC、儀表、計(jì)算機(jī)等主要部件及控制軟件組成。其中數(shù)據(jù)采集、PLC及控制軟件是擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專(zhuān)業(yè)軟件,控制方式先進(jìn)、穩(wěn)定、即時(shí)、精度高。電氣控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集通過(guò)裝置上的
各個(gè)壓力變送器(傳感器)、流量計(jì)傳感器、液位計(jì)傳感器來(lái)完成。主要采集裝置進(jìn)口壓力、過(guò)濾器前后壓力、裝置出口壓力、裝置出口流量、罐的液位高度等。采集各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)并進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換,為PLC提供原始數(shù)據(jù)。裝置運(yùn)行時(shí),在計(jì)算機(jī)的控制軟件里先設(shè)定好各電動(dòng)閥及混輸泵的狀態(tài)值,來(lái)油壓力變送器把采集的數(shù)據(jù)反饋給PLC,當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí),PLC立即下達(dá)指令給電動(dòng)閥門(mén),關(guān)閉和開(kāi)啟相關(guān)閥門(mén)。例如進(jìn)口模塊中,來(lái)油通過(guò)進(jìn)口1進(jìn)入裝置,來(lái)油壓力通過(guò)壓力變送器1采集數(shù)據(jù)反饋給PLC,當(dāng)來(lái)油壓力過(guò)高,(假設(shè)0.55MPa,設(shè)定為0.5MPa)PLC就會(huì)立刻給電動(dòng)直通閥1下達(dá)開(kāi)啟指令。電動(dòng)直通閥2開(kāi)啟,來(lái)油通過(guò)閘閥1、閘閥2、電動(dòng)直通閥1泄壓,進(jìn)入事故罐,并報(bào)出現(xiàn)蜂鳴報(bào)警聲,直到壓力泄至設(shè)定安全值時(shí),電動(dòng)直通閥1關(guān)閉,報(bào)警聲停止。該系統(tǒng)的軟件支持各傳感器反饋的數(shù)據(jù)在PLC顯示,同時(shí)也支持在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)顯示器上顯示,包括輸入作業(yè)設(shè)置和系統(tǒng)校準(zhǔn),為作業(yè)參數(shù)、系統(tǒng)校準(zhǔn)和壓力、液位、泵開(kāi)啟狀態(tài)、閥門(mén)狀態(tài)等數(shù)據(jù)、狀態(tài)顯示提供一個(gè)工作界面。
2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
研制的數(shù)字化混輸橇先后在長(zhǎng)慶油田采油一廠、采油二廠、采油五廠等地增壓點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用情況表明,這種混輸橇比以前傳統(tǒng)的場(chǎng)站建設(shè)快、投產(chǎn)迅速,易搬遷可重復(fù)利用;實(shí)現(xiàn)地面工藝流程由傳統(tǒng)的三級(jí)布站簡(jiǎn)化為一級(jí)半布站,使人員從單井站向生產(chǎn)基地集中,改善了工作環(huán)境;生產(chǎn)操作從傳統(tǒng)的人工操作、人工巡查的被動(dòng)方式轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、自動(dòng)監(jiān)測(cè)的主動(dòng)方式,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,確保生產(chǎn)安全;原來(lái)燃燒放空的石油伴生氣經(jīng)油氣混輸、集中處理變廢為寶,提高了能源利用率,減少了大氣污染。以長(zhǎng)慶油田分公司第一采油廠王窯作業(yè)區(qū)王十增壓點(diǎn)為列,如表1所示?，F(xiàn)場(chǎng)安裝CQSY-11/25-II型數(shù)字化混輸橇1臺(tái),不僅安裝投產(chǎn)快還實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程操作,自動(dòng)巡檢,自動(dòng)記錄。有效降低人工的勞動(dòng)強(qiáng)度確保了安全生產(chǎn)。同是每天混輸石油伴生氣1744m 3 ,提高了能源利用率,保護(hù)了環(huán)境。
3 結(jié)語(yǔ)
采用先進(jìn)工藝和自動(dòng)控制系統(tǒng)而研制的移動(dòng)式混輸橇,在長(zhǎng)慶油田的各個(gè)采油廠現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用中,主要特點(diǎn)如下。
(1)采用撬裝式、兩臺(tái)泵結(jié)構(gòu),可一用一備,安裝快捷,不影響生產(chǎn)。利用新型油氣混輸泵,提高了油氣的混輸效率。
(2)采用自動(dòng)控制系統(tǒng)能準(zhǔn)確有效地控制作業(yè)流程,由計(jì)算機(jī)全程控制生產(chǎn)過(guò)程,降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率。
(3)利用先進(jìn)的電子儀表和計(jì)算機(jī)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和作業(yè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集及記錄,保證數(shù)據(jù)采集的真實(shí)性和準(zhǔn)確率。
(4)對(duì)石油伴生氣無(wú)需放空燃燒處理,直接混輸集中處理,減少大氣污染,實(shí)現(xiàn)環(huán)保生產(chǎn)。