张树文油气储运系统自动化第二章 1油气田自动化.ppt

第二章 油气田自动化,概述第一节 计量站自动化第二节 接转站自动化第三节 联合站自动化,第二章 油气田自动化,概述1、油气田自动化的主要对象 油气田生产过程涉及的设备及工艺联合站操作演示程序-力控,油气集输,油气田,从井口-计量间-联合站-原油库,油气田生产过程,2、油气集输生产过程特点（1）油井产物复杂（2）油田地理环境恶劣（3）生产单元分布广-点多、面广、线长（4）生产过程相对粗放-可靠性高 皮实耐用,3、油气田自动化的主要内容自动计量自动检测报警与保护自动调节与控制数据采集、传输、报表、汇总,4、油气田自动化的结构框架,管控一体化的体系(1)过程控制层(2)采油厂控制层(3)采油厂管理层(4)经营决策层构成系统,PLCPCDCSFCSSCADA 系统现场仪表和控制设备,5、油气田自动化的意义,(1)科学决策支持(2)安全生产保障(3)节能降耗经济(4)劳动效率提高,第一节 计量站自动化,1 计量站的任务是什么？对各个油气井进行集油；单独选井，检测油、气、水的各自产量；对于注水开采，需要检测注水压力及流量；,一 计量站自动化,2 计量站的计量方法主要分为哪两类？传统的分离法进行计量；计量速度慢；精度较高、置信度高、可靠性好；复杂、巨大、笨重、通用性差；新型的多相流混合计量；计量速度快；体积小、重量轻；精度较低、价格偏高；,3 采用分离法的计量方案一,A.加热密闭流程示意图,3 采用分离法的计量方案一,B.计量站流程,计量站流程,3 采用分离法的计量方案一,3 采用分离法的计量方案一,立式分离器,3 采用分离法的计量方案一,3.1.计量方案一是如何实现的？选井控制：采用电动三通球阀计量分离：采用立式两相分离器气体计量：采用漩涡气体流量计液体计量：设定某一容积V(m3)，然后测量液体充满这个容积的时间秒数T(s)，则单日产液量为：Q=V*(24*3600/T)(m3/day)含水率f(%)：采用含水分析仪检测单日产水量：Qw=Q*f(m3)单日产油量：Qo=Q-Q*f(m3),温度压力补偿,3 采用分离法的计量方案一,3.2.原油含水的在线分析方法主要有哪些？电容法：根据油和水对电容数值的影响不同来测量含水率，仅适用于中低含水率情况；射频法：根据射频阻抗的不同来测量含水率；微波法：根据微波传输衰减的不同来测量含水率；放射性含水分析仪：根据油和水对放射线的影响不同来测量含水率；,电容法：根据油和水对电容数值的影响不同来测量含水率，仅适用于中低含水率情况；原油 和 水的介电常数不同2.22.4 80-84,3 采用分离法的计量方案一,3.2.原油含水的在线分析方法主要有哪些？射频法 电磁波谱：,3 采用分离法的计量方案一,3.3.计量方案一需要注意哪些问题？根据各井的产液量，合理选择计量容积；容积过小，则液面波动剧烈，测量时间很短容积过大，则时间过长，测量次数少根据各井的产油规律，建立合理的计量制度；合理选择与使用计量仪表；各仪表的量程范围现场产出水的矿化度,4、多相流混合计量法,a.两相流的直接测量是怎样实现的？理想情况下：各相在管道横截面中瞬时占据的面积各相通过管道横截面时的瞬时轴向速度现有条件下：各相在管道横截面中占据面积的平均值各相通过管道横截面时轴向速度的平均值截面相分率：管道横截面中，各相占据面积的百分比体积相分率：流体单位体积中，各相占据面积的百分比,5、多相流混合计量法,b.两相计量的有关技术有哪些？总量检测（流速检测）容积式仪表、超声波、涡轮、节流装置电阻、电容等电信号的互相关等相分率检测示踪剂法、伽玛射线、电阻抗（电容、电导）微波传感器、核磁共振、脉冲中子活化分析等,5 多相流混合计量法,I.三相流计量类型之一：完全分离型精度高、置信度高、可靠性好复杂、巨大、笨重、通用性很差,气,油,水,截面面积,流动速度,5 多相流混合计量法,J.三相流计量类型之二：部分分离型精度、置信度较高，价格适中体积重量偏大、湿气计量没有有效手段,截面面积,流动速度,5 多相流混合计量法,5 多相流混合计量法,5 多相流混合计量法,5 多相流混合计量法,5 多相流混合计量法,K.三相流计量类型之三：混合均速型体积小、重量轻压力损失大，精度不足、高含气率时失效,截面面积,流动速度,5 多相流混合计量法,5 多相流混合计量法,5 多相流混合计量法,L.三相流计量类型之四：混合非均速型体积小、重量轻、模型更合理精度仍不足、高含气率时效果仍不理想,截面面积,流动速度,5 多相流混合计量法,5 多相流混合计量法,5 多相流混合计量法,第一节 计量站自动化,6 计量站为什么要实现自动化？降低劳动强度，增加检测次数；提高计量结果的可靠性和准确性；确保辅助设备的安全、高效运行；便于向上汇报本站有关参数；,第二节 接转站自动化,A.接转站的作用是什么？油井分散且产量较低的情况下，可降低投资；汇集各计量站来的油气并进行初步气液分离；气、液分别干燥、加热处理后送往联合站；,第二节 接转站自动化,示意流程图,第二节 接转站自动化,B.接转站内那些操作需要自动化？参数监控：来油进站压力、温度；外输出站压力、温度；电机供电电压、电流；缓冲罐、事故储油罐液位；气液计量：缓冲罐液位控制、加热炉功率控制；通讯联络：汇报参数、接收及执行命令；辅助设备：如掺活性水工艺等；,第二节 接转站自动化,C.缓冲罐液位控制的必要性：控制液位的目的是什么？保证密闭输送，减少油气损耗；导致液位波动的主要因素是什么？上游的来油流量在波动，导致罐内液位波动；上游的来油带有溶解气，导致气液界面模糊；,第二节 接转站自动化,D.节流法液位调节系统是如何工作的？节流法液位调节系统示意图如下：通过改变节流的程度来调节流量，从而调节液位气动阀的选择：保证安全,第二节 接转站自动化,E.节流法的主要缺点是什么？如何克服？节流导致离心泵效率低下，造成电能浪费；改进方法：取消节流，用变频调速装置（VFD）来调节离心泵驱动电机的转速，从而调节流量；节电效果：据报道大致能节电20-40%；,第二节 接转站自动化,F.电机有哪两类？各有什么特点？直流电机与交流电机；与直流电机相比，交流电机的特点：结构简单、惯量小、维护方便；可以在恶劣环境中运行；容易实现大容量化，高压化、高速化；价格比较低廉；高效率的调速难于实现；,第二节 接转站自动化,G.直流电机的调速方法主要有哪些？调节电枢供电电压；电枢中串联电阻；激磁回路串联电阻；,第二节 接转站自动化,H.交流电机的调速方法主要有哪些？改变极对数调速；效率高，线路简单，易维修，价格低；只能实现23种极对数的有级调速，范围有限；定子调压调速：线路简单，装置体积小，易维修，价格低；效率较低，调速范围较小，不适合大容量电机；变频调速；,第二节 接转站自动化,I.什么是变频调速装置（VFD）？一种新兴的交流电机调速技术；通过变频器改变电动机定子的供电频率来调速优点：调速范围宽、精度高、效率高启动能耗低：有利于起停频繁，长期低负荷的应用动态响应快：有利于过程控制应用缺点：技术复杂：价格较高、维护要求高对电网有干扰,第二节 接转站自动化,应用VFD调节液位方案示意图：,第二节 接转站自动化,I.节流法液位调节系统是如何工作的？节流法液位调节系统示意图如下：通过改变节流的程度来调节流量，从而调节液位气动阀的选择：保证安全,第二节 接转站自动化,L.系统与外界互相影响的渠道分哪几类？外界影响系统的主要渠道-输入系统发生变化的主要原因影响作用明显、持续存在、是当前的研究重点外界影响系统的次要渠道-干扰系统发生变化的次要原因影响作用较弱、不一定持续、不是当前的研究重点外界受系统影响的各种渠道-输出系统变化所造成的结果、是当前的研究重点,第二节 接转站自动化,M.什么是反馈？是一种机制，它导致系统输出的某种变化返回来并且影响系统输入，进而加强或者消弱系统输出的该种变化负反馈：能够消弱系统输出变化的反馈以眼睛为例：输入为控制瞳孔开度的神经信号，输出为视网膜上的光线强度,第二节 接转站自动化,M.什么是反馈？正反馈：能够加强系统输出变化的反馈以倒立的圆锥体为例：输入为重力所产生的力矩M，输出为圆锥体偏离垂直位置的角度x,M=G*H*Sin(x)-随着 x 的增大而增大,H,G,x,第二节 接转站自动化,N.什么是开环系统、闭环系统？根据系统是否存在反馈而划分通常开环系统简单稳定，但可靠性、精度不足闭环系统可靠、准确但稳定性有可能下降O.什么是前馈？为了得到希望的系统输出结果，根据扰动的变化来提前确定系统的输入量,第二节 接转站自动化,P.采用前馈控制的系统有什么特点？通常系统的干扰幅值大，影响剧烈；控制作用及时、有效；属于“开环系统”；一种前馈只能克服一种可以测量的干扰；前馈控制器本身与控制对象特性有关；,第三节 联合站自动化,联合站的任务集油、计量、油气水分离、脱水稳定、储存、外输、污水处理等主要设备：三相分离器、电脱水器、加热炉原油稳定装置、天然气处理系统、污水处理系统,一、三相分离器测控系统1、天然气计量与测控系统2、油水界面测控系统3、油气界面控制系统,二、电脱水器测控系统1、自动监控参数 油水界面位置、出油含水率、压力、温度、电场电压与电流2、自动调节系统 保持油水界面、保持电场电压3、自动报警与保护 超高、超低压力、超温,三、加热炉自动调节1、参数测量温度、压力2、控制系统 进油量、风量3、自动报警与保护 超高,热媒炉自动化系统的功能硬件配置、软件,