海上气田天然气外输智能配气系统开发应用实践.pdf

.业论述第8 期海上气田天然气外输智能配气系统开发应用实践陈刚、高栋梁、杨延龙、付存义(中海石油由（中国）有限公司海南分公司，海南海口57 0 10 0）摘要】海上平台天然气外输质量有严格的标准，外输气量和组份的波动会对下游生产造成严重的影响。为提高天然气调配精度和效率，减少人员在井口区暴露的风险（一类危险区）我们开展了智能配气系统的研究与应用，提高了配气的智能化水平，顺应了智能化发展的需求。关键词】天然气外输智能配气某海上气田现有10 口天然气井，生产出的天然气与其他两气田天然气汇合后通过一条2 4寸海管输送至陆地终端处理，气田要经常根据下游指令，调整外输产量和组分。人工调节时间需30-6 0分钟，不仅调节时间长而且组分波动大。我们通过电动油嘴远程控制、配产数据库建立和智能配气系统建设，实现了在操作站一键调节外输产量和组分的功能，将组分调节时间由原来的1小时缩短至10 分钟，且调节精度大大提高。1电动油嘴应用和自动控制采油树油嘴的远程控制是实现智能配气系统的基础，因此我们将气田10 口生产井的手动油嘴改造成了电动油嘴，通过电动执行器调节油嘴开度。电动油嘴为内滑套式电动节流阀，电动执行器接收控制信号后通过输出力矩和调节阀门定位器，将油嘴开关到对应的刻度。因为流量的变动不是线性的，通过换算得出了油嘴刻度值与执行器数显值的换算表，如图1所示：采油树油嘴刻度值与执行器数量值对照表油嘴刻度数显值油嘴刻度数显值油嘴刻度数显值油嘴刻度数显值0017/3222.134/3249.451/3277.41/324.218/322435/3250.852/3278.72/324.719/3225.536/3252.253/32803/325.220/3226.837/3253.854/3281.34/325.821/3228.138/3255.555/3282.75/326.622/3229.439/3257.556/32846/327.523/3230.740/3260.457/3285.57/328.724/3232.241/3263.758/32878/3210.625/3233.942/3265.559/3288.59/3211.726/3236.143/326760/3290.210/3212.727/3239.444/3268.561/3291.911/3213.728/3241.145/3269.862/3293.912/3214.629/3242.646/3271.163/3296.213/3215.630/324447/3272.464/3210014/3216.831/3245.348/3273.715/321832/3246.649/3274.916/3219.433/324850/3276.2图1买采油树油嘴刻度与执行器数量值对照表作者简介：陈刚（19 8 9 一），男，汉族，湖北天门人，大学本科，工程师。中海石油（中国）有限公司海南分公司工艺主操。2023年第2 6 卷产业论述石油和化工设备因此，油嘴调节过程中需要根据指令油嘴刻度值在对照表里找到相应的数显值，然后输入执行器才能实现油嘴的远程控制，比如我们需要将A1井油嘴调到2 4，需在对照表里找到12/32 对应的数显值14.6，然后输入系统才能实现油嘴调节。这个过程需要人工进行转换，而且2 寸油嘴和3寸油嘴的对应关系值还不一样，不仅调节过程繁琐还容易出错。为了解决这个问题，我们将油嘴刻度值与执行器数显值对照表写入了DELTAV中控系统，在进行气井油嘴调节时，我们只需输入油嘴刻度值，系统自动会查找对应的数显值输出到执行器，实现油嘴的远程控制。2智能配气模式2.1利用油藏配产公式进行配气气田每月进行两次单井测试，油藏会根据单井产能测试结果，拟合出每口井的产量和油嘴之间的函数公式：Y=AX2+BX+C，其中Y是单井产量，X是油嘴刻度，A、B、C是常数。也就是说只要输入每口井的产量Y就可以反算处油嘴刻度X，从而输出控制器数显值对现场油嘴进行控制。而且配产公式会定期进行更新，我们只要定期把更新的常数A、B、C输入到系统就可以应对气井动态变化带来的产量调节偏差。这是我们最初的智能配气模型，在实际运行过程中遇到两个问题：1）外输配气时只给定总产量和CH4组分两个已知数，通过两个已知数计算出10 口井的对应的产量Y1、Y2 Y10，需要专业人员进行开发，建立数学模型和多种算法，模型的建立和调试是一个漫长的过程，再把计算模型写入DELTAV系统更需要支付艾默生工程师昂贵的服务费。2）配产公式为抛物线形状，产量Y调节到一定值后，油嘴刻度X会出现负值。比如A2井配产公式是y=0.109x2-1.3748x+18.535，当产量为18.5万方/小时，油嘴开度已接近0，再调小的气量后，油嘴出现负值。因此利用油藏配产公式计算油嘴刻度的方法不可行。2.2建立配产数据库进行配气油藏配产公式的数据来源于单井的产能测试数据，那么，可以通过单井测试把每口井不同油嘴刻度对应的产量测试出来，建立数据库，再根据配产经验建立不同外输气量下各单油嘴刻度数据库，比如要求外输气量2 0 0 万方每天，甲烷组分36%，我们计算出各井油嘴开度分别是A1：54、A2:52、A 3:3 4、A 4:42、A 5:44、A 6:0、A7：30、A 8 32、A 9：30、A 10：40，依次建立外输气量19 0-50 万方每天对应各井油嘴开度数据库。当下游用户的气量和组分要求变化时，系统自动调取配产数据库数据，电动油嘴自动调节至该气量下对应的开度。考虑到气藏压力逐年下降以及调整井投产等因素，该数据库有较好的扩展性，可以根据工作需要，对数据库进行数据添加和修正。如扩大气量范围，减少气量等差，更新气量与油嘴的对应关系等。3智能配气系统工作流程（如图2）设置气量组分和微调上下限启动自动配气模式系统发送指令到油嘴执行器电动油嘴自动调整到指令开度实际值与目标值对比气量：差值低于产量微调下限，不用组分：差值在范围内，不用调节微调气量：差值高于微调上限，不微调，组分：超过偏差范围，自动微调报警提示更新配产数据库实际外输组分高于设定上限，启动微调气量：差值在微调范围内，自动微调实际外输组分低于设定下限，启动微调实际气量低于/高于设定气量，启动微调目标产量和组分图2 智能配气系统工作流程4智能配气系统功能和操作界面考虑到智能配气系统调节完成后，实际外输（下转13页）陈刚等海上气田天然气外输智能配气系统开发应用实践第8 期产量和组分可能和需求值存在一定的偏差，我们设定了组分波动上下限值和产量波动上下限值，通过读取在线色谱仪和外输流量计实时数据与设定值进行对比，当组分或产量波动在上下限值之间时，系统会调节对应单井的油嘴刻度，将偏差调节到允许范围之内。同时为了保证数据库的准确性，我们设定当产量偏差高于设定上限是，配气系统不进行微调，认为该产量下的数据库已经不准确，会产生报警提示，提醒操作人员更新数据库。根据不同工况下的需求，我们设置了智能配气系统的4中操作模式。（1）手动配产：在操作站上将各油嘴的控制模式打至“AUTO”模式，根据产量和组分要求，在操作站上对采油树的油嘴进行手动调节，直至下游要求的气量和组分；（2）自动配产：在操作站上将各油嘴的控制模式打至“CAS”模式，输入需要的产量和组分，油嘴自动开始调节，直至下游要求的气量和组分；（3）手动微调：在自动配产模式下，如果外输气量和组分与下游要求的气量和组分存在偏差，可以通过操作站手动微调单井，直到下游要求的气量和组分；（4）自动微调：在自动配产模式下，如果外输气量和组分与下游要求的气量和组分存在偏差，则系统自动调整单井，直至下游要求的气量/组分。智能配气系统的人机操作界面如图3：组分设定实时外输组分气量设定实时外输气量一键自动配气WELLCHOKECONTROLTETAILC4SCHIF1-2639DisnableA12气量微A2组分微外输气调上下调上下量与设1800限设定定气量32限设定偏差值0#032油嘴微手动自动32调刻度模式切换152A72RFPO7A032R.105A1032图3智能配气系统人机操作界面各操作按钮功能简介（1）组分/气量设定：根据下游对气田外输组分/气量的要求填入（2）实时外输组分/气量：气田色谱仪/外输流量计监测到的实时数值（3）组分微调上下限设定：设置组分波动允许范围（4）气量微调上下限设定：设置气量波动允许范围（5）外输气量与设定气量的偏差值：实时计算并显示气量与设定值的偏差（6）自动配气：当设定好各项参数后，点击“Enable”即可进行智能配气（7）手自动模式切换：“AUTO”表示手动配气，“CA S”表示自动配气5应用效果该项目在投用运行一年多后，设定各项功能均能正常使用。我们将组分设定为37%，测试气量在50-2 0 0 万方/天的范围内，以10 万方/天作为一个产量梯度进行测试，通过记录32 次的调节过程，绝大部分气量下都不需要微调即可直接配产到收稿日期：2 0 2 2-12-2 0 修回日期：2 0 2 3-0 7-13(上接7 页）收稿日期：2 0 2 2-12-2 7 修回日期：2 0 2 3-0 7-13-13方怡等污油处理方法探讨第8 期度，考察试验效果。试验温度设定为7 5、7 0、6 5、6 0。表4降低预处理温度离心机转速，离心时间，油膜厚度，上层油含水序号破乳剂型号添加量，ppm温度，水+泥，ml转mincm率，%14#30753000548（泥2 0)0.70.127#30753000546（泥2 1)0.50.134#30703000544（泥18)1.00.147#30703000545（泥17.5)1.00.154#30653000542（泥16)1.50.167#30653000542.5（泥13.5)1.50.174#30603000541（泥12.5）1.80.187#30603000541.5（泥13)1.70.1由表4可知，随着温度的降低，分离出的水和泥的量逐渐减少，油膜厚度逐渐增厚。这是因为温度降低，污油粘度增大，油水界面膜粘弹性增大，油水不易分离。3结论（1）沉降温度越高，污油油水越容易分离，但处于安全考虑，污油沉降温度不高于7 0（2）污油沉降温度不低于7 0 的情况下静置30min，加入30 ppm破乳剂，离心机转速30 0 0 转，离心5min中，上部污油含水小于0.1%，符合炼厂回炼要求。位，个别小气量下，只需进行小范围微调（自动或手动微调）就可以达到设定的气量；在自动配气模式下，一般4-10 分钟内就能够配到下游要求的气量和组分，并且组分波动范围较小。通过手动控制模式，智能配气系统可以实现0-2 2 0 万方/天任何一种气量的调节。6结束语该智能配气系统的开发应用，是目前条件下实现天然气产量和组份自动调节的新方式，具备快速精准调节的功能，通过配气系统的嵌套使用，可实现多平台多气源联合调节的功能，不足之处是要定期更新维护数据库。参考文献1凌云污油脱水的试验研究J】油气综合利用工程，19 9 4，3(2):47-49.2王波，黄华，余喜春国内外污油脱水技术新进展J：广东化工，2 0 15，4(42)：50-54.3王占胜离心分离技术在乳化油处理中的应用 刀 天然气与石油，2 0 15，31（5)：37-40参考文献1安海重,刘建波.长输管线多源天然气气质实时调配和控制技术 .油气田地面工程,2 0 2 0,39(0 8):54-57.2齐佳睿.储气库天然气过程计量系统的设计与研究 .中国仪器仪表,2 0 2 2(0 7):8 6-8 9.3王俊颖,李汉勇，韩一学,盛敏徽,杨驰.天然气互换性多组分配气计算及软件开发 J.北京石油化工学院学报,2 0 16,2 4(0 2):57-6 1.