数字化油田输油模式探讨

数字化油田输油模式探讨

程鹏栋  巩永建  戚国鑫

长庆油田采油三厂虎狼峁作业区  陕西省 延安市   717500

摘要：随着科学技术的不断前行和进步，我国已步入数字化信息化的新时代。在油田的各种应用中，包括勘查、建设、生产管理以及安全预警等领域，这一切都为我们的发展带来了积极的推动力。无论是管理的效果还是品质，都呈现出相对的进步。伴随着时代的不断前行和科技的快速发展，数字化油田的应用潜力预期会得到更广泛的挖掘和推广，尤其在石油领域的影响将逐渐增大。

关键词：数字化油田；输油模式；智能化；自动化

1数字化建设不同时期输油模式的转变及特点

第一代数字化建设，每一个输油站都已配备了变频器。安装完变频器后，输油的控制功能可以通过手工在本地调节频率，从而调整输油量。这种方式避免了手动调节泵出口阀门的开度，大大减轻了工人的劳动强度，并且方便了调整流程。特点，输油站的工作人员所面临的工作压力得到了显著减轻，调整输油的相关数值既方便又保持在一个基本稳定的水平；缺点，输油泵的启停与排量调节并未通过远程方式进行，而且输油站点还需要至少配置3名人员来进行日常的油输管理职责。

第二代数字化建设，每个油站都安装了通讯光缆，以确保所有油站都能够实现网络通信。一旦网络通讯成功，将所有油站的变频器通过站控PLC与作业区的服务器连接在一起。配备了相关的油输和控制软件，油站的工作人员和电脑就会被统一管理和控制，并统一到一个中心站进行油的传输。经过集中管理，原本只有一个输油站需要3人，现在变为一个中心站需要3至4人，负责集中指挥并管理中心站管辖内的5至8个输油站。特点：人工数量有显著的下降，缺点：当出现网络问题，部分输油站点无法进行远程的实时调节与管理。

第三代数字化建设，当每个输油站的管理都集中至主要站台，虽然用工人数有所减少，但仍然无法在一个工作区进行统筹管理。而随着油田的发展，劳动力的总量也在年年下降，同时还有新的油井和输油站不断增多。鉴于劳动力需求逐渐减少及网络通信建设的持续优化，各主要中心站的油输控制现已整合至作业区进行统一的管理和调控。特点：劳动力的数量有所下降。一个作业区的操作可以实行统一集中的管理。缺点：将输油的管理和控制任务集中到特定的作业区，却由于缺乏对这些模式进行系统和全面的优化，导致了在同一作业区的多个输油站中需要选择不同的输油方式，这无疑增加了操作员的工作复杂性。

2数字化站点输油控制模式的特点

2.1高启低停模式

高启低停模式是最早建设数字化建设时配套编写的输油模式。

特点：可以按照人工设置的低停液位和高启液位来达成自动输油的目的，即使网络出现了异常，也不会对输油产生干扰，仅通过人为设定一个输油频次便可见一斑。

缺点：油的输入经常处于启停状态，导致被传送至下游地点的油流量和压力发生显著波动。这可能导致管道泄露不能及时发现，并且下游的联合站三相分离器接收的原油和其温度都发生了大的变化，从而使三相分离器的工作变得不稳定。

2.2远程手动模式

远程手动模式是最早配套也是最原始的输油模式。

特点：工作人员可依据储油罐的液体高度，手动进行排放量的微调和设置。

缺点：若不具备丰富的操作经验，就可能导致频繁调整变频器的频率。这可能会使输油流程变得不稳定。网络可能会出现各种故障，需要根据之前设定的输油流量进行操作，而且驻油站点的员工可能需要在本地手动操作。管道泄露问题可能无法及时被识别，而下游联合站的三相运行也因上游操作员的操作技能而受到很大影响。

2.3连续输油模式

连续输油模式有两种方式。

第一种是恒液位连续输油。特点：根据预定的液体位态，能够进行无间断的泵浦连续输送石油。缺点：当上游的油品输入流量经常或变化很大时，输油量的变化也相对较大，这会导致下游的三相分离器运行出现波动。网络出现故障时，这些因素并不会对正常的输油量造成影响。当产量发生变化时，可以轻易地识别出无法输出燃油的油井，这种设备主要被用于那些油品输出稳定或低流量的地点。

第二种是恒排量连续输油，特点：保证输油的排量保持稳定，便于上下游站点进行监测。当上游与下游输油的差异增大时，这种方法能够迅速检测到。缺点：当上游的来水量变化幅度大的时候，需要不断地手动调整输油量，否则系统将会自动停止运行。

2.4五段控制输油模式

五段控制输油模式是将储油罐的液位分成五段，每段对应一个输油频率。

特点：基于储油罐液位的范围，我们设定了输送油的频率，使得油的输注实现自动化，而在每一液位区间中，都可以达到恒定的油排放量。

缺点：当排量发生大幅变动时，需要每天重新调整各个时段的油流速度。

2.5 AI智能输油模式

AI智能的输油策略旨在维持一个相对稳定的液位，并在水位变化幅度较少的情况下维持恒定的输油排量。

特点：在每日液态变化微小的情况下，能够在预定的液位级别下实施持续且恒定的燃油输送量，从而实现了便捷的监控以及流量的稳定性。

缺点：当液位每日波动巨大，流量也相应地发生显著波动。

3数字化站点输油控制模式选择建议及后期改进建议

上述六种输油模式，除恒排量输油模式外，都能适应柱塞泵或螺杆泵输油，排量能够按照设定值运行。鉴于每个油输站都配备有不一样类型和不同排量的输油泵，导致了六种不同的输油方式，但至今没有一种模式能够满足不同油站对输油的各种需要。在实现了集中的监控与管理后，针对不同的监测点和运营模式，提出了输油的建议模式。

离心泵，离心泵的问题在于，其输送油液的压力和温度变动对输出量的影响相当显著，因此这种设备主要被用于联合输油站或大功率的接转站。对于输出量，其要求通常非常高，所以建议采用五段输油方式。在此模式中，每段的频率都会被调整为定时输送量，并根据储油罐液位人为地设定输出，这样可以实现连续多段的恒定输出，同时利用上下游的流量计进行对比，对流量的变化进行监测也是方便和精确的。

柱塞泵与螺杆泵具有输油的显著优势，尤其是在排量按频率等比率发生改变的情况下，输油压力和温度对排量基本上无显著影响，因此更多地被用于排量较小的增压或转接站点。建议采用AI智能输油技术和五段控制方式来输给石油。

采用高启低停的模式下，输油过程可能会显得不太稳定，这导致输油泵经常开启和关闭，这会对输油泵和相关管线的使用寿命产生较大干扰，因此，不建议在更广泛的场合下使用。

在连续油输模式中，恒液位因其来油量的大幅变化和液位的不严格变化，导致在实际操作中输油的流量波动较大，且无规律可循，因此不推荐在更广泛的油输站点中推广。恒排量连续输油模式因为输油流量恒定，因此更为便利，但当液位发生变化时，需要人为地调整流量，无法实现自动输油。因此，我们建议将其控制程序与五段控制输油程序结合，专为那些流量和液位均需调整的站点进行燃油输。

结束语：油田数字化的核心特征包括数据的高度集中、数字化的线上化处理、自动化的控制手段及决策的智能化，这成为石油公司改革中的一个至关重要的环节。伴随科技进步不断加速，中国乃至全球的石油产业已经步入了一个数字化的阶段。其中，人工智能技术在未来将成为关键技术，对该行业的发展产生积极的推动作用。

参考文献：

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