数字化混输泵橇的开发与应用
蒋勇 孙飞 张妮妮
(中国石油长庆油田分公司机械制造总厂(数字化技术服务处) 西安 710201)
1 摘要
数字化混输泵橇由传统的固定建站到现行的撬装结构安装快捷、投产迅速,易搬迁可重复利用,通过所配RTU系统实现远程终端
控制,满足油田数字化管理要求,通过推广应用新技术新产品,实现清洁操作,美化站场环境。
关键词:数字化 增压 油气混输 自动控制
中图分类号:TE974 文献标识码:A 文 章 编 号 :1672-3791(2012)05(c)-0015-01
随着油田地面建设标准化工艺的改进,油田建设投资的大幅度降低,如何在满足现有油田生产工艺的情况下简化建设规 模,设计满足生产要求的成组设备就显得尤为重要,数字化混输泵橇针对已有加热炉、缓冲罐的老场站,解决原油生产过程油气混输问题,实现数字化增压点同样的功能而设计开发的原油增压设备集成装置。数字化混输泵橇技术含量高、性能稳定、环保节能、机动性强、投产快、节省投资、是老油区增压点数字化改造的最佳选择。
1 混输橇装置的结构及工作流程
数字化混输橇由进口模块、混输泵模 块、计量模块、电气控制模块4部分组成,电气控制模块又可分为手动控制和自动控制。通常情况下两台输油泵一备一用,只有当来油量短时间超过单台输油泵的处理量时,调节电动三通阀,两台泵同时启动外输。
1.1 进口模块
如图1所示,单井来油或缓冲罐来油通过进口1进入橇装置。闸阀1和闸阀2必须处于常开状态,当来油压力过高≥0.5MPa(此值可根据现场实际状况自行设定),来油可通过闸阀1、电动直通阀1、闸阀2、出口1泄压(进入事故罐),以保护混输泵进口压力过高引起的故障。现在有的场站电力不稳定,故在进口模块加了个安全阀,安全阀是在电动直通阀1出现故障或停电的情况下,此时井口来油压力过高,安全阀开启泄压。当事故罐里的存油达到一定量时,电动直通阀2打开,混输泵2开启,事故罐的油通过进口模块进口2进入橇外输。
1.2 混输泵模块
混输泵采用的是我厂新开发的单螺杆容积泵,它由减速电机、传动箱、三通、定子、转子、底座等组成。对旧式的单螺杆泵在实际使用过程中存在的机封漏油量大,对含气量较大的原油输送效果不佳等缺点进行了改进。
(1)该泵转子为双头椭圆转子,其重心偏移率是1/2单螺杆泵的一半,可允许较高转速,噪音小、运行平稳。
(2)该泵油气混输能力强,可满足油气比≤1∶80的工况下油气混输的需要,比双螺杆油气混输泵相比使用性能可靠,维修简便。
(3)每转的腔室为2×3与1/2单螺杆泵的1×2腔室,流量、压力曲线二次叠加后更加平稳,流量、压力脉动小,对整个输油系统损伤小。
1.3 计量模块
计量模块采用的是旋浮单转子流量计,它针对旧式容积式流量计在实践使用中客观存在的体积笨重、结构复杂、易磨损、故障率高、维护难等问题,而研制开发的最新一代容积式流量计。它继承了容积式流量计适用于多种介质、耐高温、耐高压、精度高、运行可靠等优点,同时又有新的突破。转子实现了旋浮运动,磨损极小,体积小,重量轻,拆装便捷省时,防沙、防卡能力强。腔体运行空间大,接触面小,微小颗粒可自动排出。
1.4 电气控制模块
电气控制模块由电动控制阀、变频器、PLC、仪表、计算机等主要部件及控制软件组成。其中数据采集、PLC及控制软件是拥有自主知识产权的专业软件,控制方式先进、稳定、即时、精度高。电气控制系统数据采集通过装置上的
各个压力变送器(传感器)、流量计传感器、液位计传感器来完成。主要采集装置进口压力、过滤器前后压力、装置出口压力、装置出口流量、罐的液位高度等。采集各个传感器的数据并进行信号转换,为PLC提供原始数据。装置运行时,在计算机的控制软件里先设定好各电动阀及混输泵的状态值,来油压力变送器把采集的数据反馈给PLC,当达到设定值时,PLC立即下达指令给电动阀门,关闭和开启相关阀门。例如进口模块中,来油通过进口1进入装置,来油压力通过压力变送器1采集数据反馈给PLC,当来油压力过高,(假设0.55MPa,设定为0.5MPa)PLC就会立刻给电动直通阀1下达开启指令。电动直通阀2开启,来油通过闸阀1、闸阀2、电动直通阀1泄压,进入事故罐,并报出现蜂鸣报警声,直到压力泄至设定安全值时,电动直通阀1关闭,报警声停止。该系统的软件支持各传感器反馈的数据在PLC显示,同时也支持在远程计算机显示器上显示,包括输入作业设置和系统校准,为作业参数、系统校准和压力、液位、泵开启状态、阀门状态等数据、状态显示提供一个工作界面。
2 现场应用
研制的数字化混输橇先后在长庆油田采油一厂、采油二厂、采油五厂等地增压点现场应用,经过长时间的使用情况表明,这种混输橇比以前传统的场站建设快、投产迅速,易搬迁可重复利用;实现地面工艺流程由传统的三级布站简化为一级半布站,使人员从单井站向生产基地集中,改善了工作环境;生产操作从传统的人工操作、人工巡查的被动方式转变为数字化远程自动控制、自动监测的主动方式,降低劳动强度,确保生产安全;原来燃烧放空的石油伴生气经油气混输、集中处理变废为宝,提高了能源利用率,减少了大气污染。以长庆油田分公司第一采油厂王窑作业区王十增压点为列,如表1所示。现场安装CQSY-11/25-II型数字化混输橇1台,不仅安装投产快还实现了现场的远程操作,自动巡检,自动记录。有效降低人工的劳动强度确保了安全生产。同是每天混输石油伴生气1744m 3 ,提高了能源利用率,保护了环境。
3 结语
采用先进工艺和自动控制系统而研制的移动式混输橇,在长庆油田的各个采油厂现场运用中,主要特点如下。
(1)采用撬装式、两台泵结构,可一用一备,安装快捷,不影响生产。利用新型油气混输泵,提高了油气的混输效率。
(2)采用自动控制系统能准确有效地控制作业流程,由计算机全程控制生产过程,降低劳动强度、提高生产效率。
(3)利用先进的电子仪表和计算机对设备的运行进行自动实时监控和作业数据的自动采集及记录,保证数据采集的真实性和准确率。
(4)对石油伴生气无需放空燃烧处理,直接混输集中处理,减少大气污染,实现环保生产。