• 数字化系统在鄂东气田保德区块先导试验项目中的应用
  • 发布时间:2012-08-23
  •   1.项目介绍
      1.1项目背景
      非常规天然气是常规天然气的重要接替资源。由于页岩气短期内难以规模化生产,中石油把非常规天然气的发展重点放在了煤层气上。煤层气井一般采用油管排水、套管采气的方法开采煤层气。生产时,通过游梁式抽油机或螺杆泵抽油机等设备抽排煤层中的承压水,降低煤层压力,使煤层中吸附的甲烷气释放出来。对煤层抽水降压是煤层气生产的手段,也是人们目前唯一可以采用的比较经济的方法。
      鄂东气田保德区块先导试验项目位于山西省忻州市所辖保德县。保德区集气工程包括:新建井场10座、30口井,新建采气管线6条,共计8.23km,新建一座集气增压站(10×104m3/d);配套建设供电、给排水(线路排水点2处)、通信、消防、暖通、总图、土建、防腐、道路等辅助生产设施。
      鄂东气田先导实验集气工程其工艺流程是采气井开采出的煤层气,采用气水同输的集输方案,井口煤层气及采出水分别计量后混合,进入集气管网系统。集气干线低点设置线路排水点以便改善管内流体流态。集气站内设置进站分离器、压缩机组、复热脱水橇、甲醇注入橇等设备,经初步加压处理后,将产品气外输至用户,作为工业及民用燃料。
      其工艺流程如下:
      采气井口 → 井场集气装置 → 集气管线 → 集气站 → 气体外输
      1.2数字化系统需要实现的功能
      根据生产和工艺要求,数字化系统实现远程采集现场工艺参数,实现煤层气田数字化、自动化、远程监视生产状况的需要。
      (1)丛式采气井场监控
      丛式采气井场:一个井场或平台上,钻出若干口井,各井的井口相距不到数米,各井井底则伸向不同方位。
      井口监控功能:每个单井完成井口套管压力的采集,并实现井口远程启停控制和变频控制;用电参数的采集。
      井场功能:完成井场阀组各个采气井出气流量、温度、压力的采集;对于线路排水点井场,通过采集排水液位罐液位开关状态,进行上下限报警并联锁电动阀控制排液。
      (2)集气站站内监控
      集气站内工艺设备全部为撬装装置,完成站内相关设备温度、压力、流量及电动阀的启停控制。
      (3)集气站SCADA系统
      设置在集气站内,对集气站和下属各个井场/井口的数据进行监控,并对重点井场进行视频监控。
      2 井站自动化系统的总体结构
      根据鄂东气田煤层气工程总体工艺流程及系统功能,井站自动化系统的总体结构如下:

      ⑴井口、井场数据采集
      井口部分:
    单一井口配电箱外安装一台安控公司生产的无线井口控制单元E5316-I,其内部主控制模块型号为Super32-L308,完成井口套管压力的采集,并实现井口远程启停控制和变频控制(变频调节用于调节抽油机的冲刺,从而控制采气井的排水强度);用电参数的采集(三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数等)。使煤层气田井场达到无人值守、定期巡检的管理模式,降低生产管理成本。


      井场部分:井场安装一台安控科技E5316井场RTU,Super32-L205为E5316为井场RTU控制器的核心,完成井场阀组气体流量计流量、温度、压力的采集;对于线路排水点井场,通过采集排水液位罐液位开关状态,进行上下限报警并联锁电动阀控制排液。
      ⑵通讯方式
      整个系统通讯方式采用两级模式:
      ●井口到井场主RTU通信方式采用短距离2.4G无线通讯;
      ●井场与集气站采用GPRS、无线网桥两种通讯方式;在鄂东气田煤层气工程的建设中,保1、保1-1、保1-3三个井场为产能重点井场,三个井场安装视频监控系统,为了保证视频采集信号、井口、井场采集数据的实时上传,三个井场采用无线网桥的方式进行数据传输;共它七个井场只采集井口和井场相关数据,为了便于施工,采用GPRS通讯方式定时上传数据。
      采用两级通信方式的优点:
      ●各个井口RTU的硬件配置和软件程序完全相同。模块化,标准化程度高。
      ●各个井口数据就近采集到井口RTU,井口RTU到井场RTU的通讯采用2.4G无线通讯方式,不需要敷设大量仪表电缆。施工简便、调试方便、成本低。
      ●井场监控采用分散控制、集中管理模式,风险分散,可靠性高。
      ⑶集气站内监控
      根据集气站工艺和采集数据点情况,集气站内安装一套安控科技公司生产 Super E50系列,通过集气站PLC系统完成以下功能:
         ⑴集气站进站压力检测报警联锁关断出站电动阀;
         ⑵集气站进站温度检测;
         ⑶进站分离器液位高低检测报警联锁液相电动阀;
         ⑷集气站出站压力检测报警联锁关断出站电动阀;
         ⑸集气站天然气流量计量显示;
         ⑹复热脱水撬变频控制;
         ⑺注醉撬液位报警;
         ⑻站内可燃性气体浓度检测;


      ⑷集气站SCADA系统
      控制室安装一台GPRS无线路由器设备,完成GPRS方式通讯井场的数据采集和控制;集气站内立杆安装一台无线网桥主站设备,完成无线网桥方式通讯井场的数据采集、控制以及视频监控;GPRS无线路由器、无线网桥主站、站内PLC网口通过站内交换机完成整个SCADA系统数据链路。
      站内SCADA服务器完成下属各个井场/井口的数据采集和控制,集气站内生产工艺数据采集和控制以及历史数据的存储。

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