油气田井口（通用4篇）
油气田井口 篇1
摘要：目前油气生产安全措施越来越受到重视, 其中广播报警系统起到重要作用。该系统由正在由传统的模拟型系统向数字型、网络型系统转化。描述了IP网络广播报警系统在油气田井口的应用。在实际应用中, IP网络广播报警系统能够全面覆盖井口设施, 提升油气田生产的安全性。
关键词：广播报警系统,IP网络,油气田井口
1 传统广播报警系统
传统的广播报警系统分为主机部分、终端部分、线路部分。主机部分设置在中心机房, 由中心控制器、功率放大器、线路板、数字接口板、扬声器监控板等组成;终端部分包括中心操作单元、扬声器、话站、遥控单元和音量控制单元, 中心操作单元设置在中心控制室, 其他终端设置在站内现场工作人员附近;线路部分为主机部分与终端部分之间的连接控制电缆, 一般采用多股铜芯线。传统的广播报警系统的传递过程是模拟信号。语音信号由话站拾取或者由其他系统触发报警信号发出时, 均是采用模拟音频信号的方式, 再由中心主机部分的功率放大器转发, 通过广播电缆传输至扬声器发出。
传统广播报警系统具备如下功能: (1) 广播功能, 由中心控制室的工作人员通过中心操作单元发出语音指令、报警声音、寻人呼叫等音频信号; (2) 报警及联动功能, 当发生紧急情况时, 工作人员可通过中心操作单元、话站、遥控单元发出报警信号, 报警提示音可根据不同的选择发出不同的声音, 同时, 广播主机能够接入火灾报警信号、气体报警信号、周界报警信号; (3) 对讲功能, 站场内工作人员可以通过附近的话站与中心操作单元或其他话站直接通话, 中心控制室也可以通过中心操作单元与话站进行通话, 广播主机接入电话中继信号之后, 可以通过电话拨通现场话站, 实现话站与电话机之间的对讲。
2 IP网络广播报警系统
IP网络广播报警系统是一种全数位式系统, 系统基于IP网络构建。它将音频信号、控制信号和通讯信号经过数字编码以数字包的形式按TCP/IP协议在局域网和广域网上传送, 再由IP网络终端解码的纯数字化音频扩音系统。
IP网络广播的组成与传统广播报警系统相同, 包括主机部分、终端部分、线路部分。主机部分一般由IP网络广播服务器、数字调谐器、前置放大器、调音台构成;终端部分包括中心操作单元、扬声器、话站、遥控单元、音量控制单元、IP网络功放;线路部分一般可采用光缆或双绞线。
IP网络广播报警系统除了涵盖传统广播报警系统的所有功能以外, 还具有以下功能: (1) 远距离传输, 不受限于外部线路的长短, 可直接采用TCP/IP协议接入任何网络, 将外接音频接入音频服务器实时压缩成高音质数据流, 并通过网络发送广播, 安装在井口的数字广播终端可实时接收并通过音箱进行播放; (2) 网络兼容性, 可接入任何TCP/IP协议的网络中, 也兼容其他网络系统, 可与视频监控系统、周界报警系统联动, 同时可以为服务器添加电子地图, 直观显示各区域广播状态。
3 IP网络广播报警系统与传统广播报警系统对比 (见表1)
4 IP网络广播报警系统在井口的应用
井口应用IP网络广播报警系统时, 在井口安装终端部分的设备, 包括扬声器、话站和IP数字广播功放;在油区中心控制室安装主机部分的设备, 包括IP网络广播服务器、数字调谐器等;井口的终端设备与控制中心之间的传输通道可以利用井口的SCADA数据采集系统传输通道。系统组建后, 油区中心控制室。
5 结语
通过IP网络广播报警系统在井口应用, 可以了解到IP网络广播系统的终端设备布置位置不受其与主机部分设备之间的距离限制, 组网方式比较灵活, 并且可以提供清晰、稳定的语音信号。解决了井口的广播系统覆盖问题。
参考文献
[1]王齐祥, 曾维坚, 王恒, 钟恭良.现代公共广播技术与工程案例[J].201 (8) :350.
油气田井口 篇2
一、集输概况
克拉美丽气田各单井井口压力在25-32MPa, 集输工艺采用井口注乙二醇初级节流高压集输 (18-20MPa) , 井口温度在20-50℃。单井采气树设安全放喷管线, 滴西14井区单井放喷管线规格材质为D76×80Cr18Ni9, 滴西18井区直井及水平井放喷管线规格材质为D89×10 0Cr18Ni9。
二、出砂的危害性
在2008年12月10日的投产过程中, 克拉美丽气田滴西18井区的DXHW181井在连续两天的试采放喷过程中出现了放喷管线被刺穿现象, 被刺穿部位为弯头与直管段焊接的焊缝附近, 该孔隙长约3cm, 宽约3毫米, 直管段壁厚为10mm, 具体见图-1。在出现管线被刺穿现象后被迫关井, 将埋地管段部分取出更换后, 再进行放喷投产, 如此反复造成大量的人力物力浪费。同年12月12日滴西14井区的滴403井在放喷过程中出现了放喷管线上的埋地弯头被刺穿现象, 刺穿部位为弯头底部, 裂缝长约2cm, 宽约2mm, 该弯头规格为DN80-Sch160 90E (L) , 材质为0Cr18Ni9。
三、地面防砂工艺
1. 高压锻制弯头防砂
针对井场高压放喷管线出现弯头与管线的刺穿现象后, 首先提出采用锻制非标准化弯头, 弯头规格尺寸按照与之焊接的直管配。克拉美丽气田采用的锻制弯头如图-2。
2. 陶瓷内衬弯头防砂
2009年克拉美丽气田二期的开发中针对该井区单井出砂严重的现象, 首次应用了陶瓷内衬弯头。该弯头结构主要由弯头体、衬套、堵头, 定位销组成, 可与碳钢、不锈钢管线直接焊接。试验井为滴西17井区的滴西17井以及滴西14井区的水平井DXHW141井, 在投产放喷过程中没有出现弯头及管线刺穿现象。陶瓷内衬弯头结构图详见图-3。
由表-2得知相同公称规格的无缝弯头, 标准件弯头耐冲刷能力最弱, 锻制无缝弯头耐冲刷能力较强, 价格相对于陶瓷内衬弯头更经济, 在井数较多, 单井产量较小的情况下可以推荐采用锻制无缝弯头。
3. 地面敷设放喷管线
为了进一步消除井口出砂对地面工艺管线的破坏, 在2009年克拉美丽气田二期的开发中将所有单井的放喷管线由原来埋地敷设改为地面敷设, 将放喷管线与放空总管连接, 连接处采用45度斜插连接, 放空总管一般比放喷管线放大两级公称等级, 同时为了使管线固定墩可重复使用, 推行了充沙压管箱作为地面固定, 每隔6米设置一个, 直至放喷池。具体走向示意图详见图-4。
1) 在较高压力, 较大的流速下含砂油气混合物很容易造成输送管线的的刺穿现象。
2) 结合自身的气田的实际情况可适当选取上述的任一一种或者多种组合的方式。
3) 针对克拉美丽气田井数较多, 单井产量较低的气田, 建议采用将埋地敷设放喷管线改为地面敷设方法, 可以大大节约工程投资, 缩短工期并且能在保证井口地面管线不被出砂破坏的前提下大大简化了井口的工艺安装, 方便放喷管线的安装与拆卸, 同时使管线固定墩得到重复利用, 减少了不必要的浪费。
摘要：克拉美丽气田主要包含滴西14井区、滴西17井区、滴西18井区。根据试采得知该气田各井区石炭系火山岩储层属中孔、低滲储层, 需要压裂投产。在压裂求产过程中使得井流物中含砂较为严重, 同时由于各单井压力较高, 则井流物在地面输送过程中对送管线及设备势必要造成一定损害, 特别是在受阻---拐弯或变径处磨损更严重。在2008年冬季的试采放喷过程中有部分单井井场埋地弯头有刺穿现象。为此针对克拉美丽气田各单井出砂严重的现象, 结合工程实际的运用情况总结提出了几种地面防砂处理的方法。
油气田井口 篇3
1 RTU控制系统简介①
RTU控制系统,具有通信距离较长、设计简单、可靠和便于扩展的特点。现在该技术使用已经相当成熟,广泛使用于各油田、水利及电力调度等行业[2]。牙哈凝析气田井口上的RTU控制系统是由27口采油气井和一台上位机以星型网络结构组成,其中每口采油气井上都由液压传动、电气控制、触摸屏界面操作、监控系统、外接控制管线和井口检测传感元件6个部分组成。电气控制部分主要由MOSCAD模块内部逻辑程序实现对井下安全阀和翼安全阀的顺序控制、开关延时控制、易熔塞防火保护回路、就地紧急关井及远程紧急关井等多种功能。牙哈凝析气田单井上所使用的MOSCAD控制系统程序根据单井上是否设有井下安全阀而略有所不同,但是在功能和设计原理上都是一样的。触摸屏界面操作用于现场操作工操作,监控系统将井场的实时情况上传至主控室。
1.1 液压传动控制原理
液压传动系统是由电动液压泵和手动泵作为控制和驱动安全阀的源动力。泵的出口压力约68.95GPa,从泵出来以后分流成为两部分:一部分作为井下安全阀动作的动力;另一部分经过减压阀以后控制在41.37GPa左右。而后面这部分又分为3部分,部分经过调压阀将压力降到827.40k Pa左右,为井下安全阀、主安全阀和翼安全阀动作提供控制动力,至于何时提供控制动力、为哪个安全阀提供控制动力则由MOSCAD模块的内部逻辑程序决定;剩下两部分分别为主安全阀和翼安全阀提供动力[3]。液压传动控制系统原理如图1所示。
1.2 电气控制原理
电气控制系统中的MOSCAD控制模块集成3个通信接口,每个通信接口又可以配置为RS485、RS232和以太网3种通信协议,与工业型光纤交换机相结合,可以方便快捷地接入远程控制系统,将井口的井下安全阀压力、翼安全阀压力、油压、套压、回压、阀前温度、阀后温度及现场是否有报警信息等参数,通过通信电缆传送到主控室上位机,以实现主控室操作人员的远程监控。MOSCAD控制模块通过程序自动实现顺序开井、关井的逻辑功能,实现系统过压保护、压力自动补偿功能和低油位报警控制功能[4]。RTU控制系统的控制逻辑中的任何一个条件成立都会导致关井,即:远程关井信号、就地关井信号、油箱液位报警、易容塞报警、回压高报警、在未屏蔽低压报警的情况下回压低报。
如果是开井,那么以上所有条件全部排除才能动作。当然如果在屏蔽低压报警的情况下,即使回压低报也可以强制开井,这主要是考虑到每年的检修结束后,管线内的压力为零(压力为零会导致回压低报警)井口在投产时使用的。
2 RTU控制系统特点
RTU控制系统是以MOSCAD模块为核心的一个逻辑控制系统,该系统在牙哈凝析气田井口上的运用特点如下:
a.将井口采集的油压、套压、回压、温度及报警等数据发送到主控室,避免了操作人员去每口井上抄录数据,减少了操作工的工作量;
b.在井场停电的状态下,采用UPS持续供电(3h以上),UPS在供电的同时向主控室发出报警,提示操作人员井场供电故障;
c.如果井口发生火灾,易熔塞会因为高温而融化,易熔塞压力就会突然降低,最终导致关闭井下安全阀和翼安全阀,防止井口的进一步破坏;
d.如果是在主控室操作远程关井,那么至少要等5min以后才能开井;
e.在主控室即可关闭所有的采油气井,这在每年的检修时避免了操作工到每口井去操作,当然该系统也可关闭指定的某口单井;
f.从安全方面考虑,在MOSCAD模块中做了一个突发程序,即假如某一口井的某个数据突然产生变化并且变化达到一定的程度时就将该井数据及时更新,如果超出了设定范围内的值,将及时产生报警信息;
g.在开井的过程中,最先打开的是井下安全阀,1min后再开启翼安全阀,防止井下安全阀前后压力不平衡导致翼安全阀不能开启,最终导致开井失败;
h.该系统中还设有对现场井口的视频监控,操作工在主控室就能监视现场27口井的实时情况,及时发现井口是否存在安全隐患。
3 结束语
油气田井口 篇4
关键词：贝叶斯方法,高含硫气田,井口分离器,动态风险分析
由于高含硫气田中含有H2S、CO2等腐蚀性气体, 在集输设备的长期运行中, 容易对阀门等设备部件产生强烈腐蚀而影响设备工作, 最终产生严重的设备故障或是造成安全事故。目前, 针对事故风险分析, 传统采用的方法是静态分析方法, 而集输设备是长期动态运行的, 设备性能也是动态变化的, 因此采用动态风险分析更符合实际情况[1]。动态风险分析可有效动态监控集输设备, 预防事故发生, 有助于高含硫气田的安全运行管理[2,3]。
本文以集气站井口分离器为研究对象, 首先基于历史经验建立故障树模拟事件过程, 然后基于贝叶斯方法, 结合运行状态下的动态数据进行了风险定量分析, 并结合模糊损失率法量化事故损失和风险状态。
1 动态风险分析原理
对积累的历史数据进行分析, 结合专家经验确定各部件或单元安全屏障的先验失效概率分布, 然后采用贝叶斯方法, 利用后续时间段内的运行数据来更新失效概率, 利用更新的失效概率更新故障树中的后果事件概率, 进而动态分析不同时间段内的井口分离器的风险, 利用式 (1) 更新计算设备风险。
式 (1) 中, Fi为部件或单元发生故障i的概率, Ci为发生故障i情况的影响后果, 可采用模糊损失率来表示, S为故障数。
2 井口分离器故障树模型
2.1 故障及安全屏障识别
为了保障井口分离器的安全运行, 应使得液位维持在有效范围。由于高含硫天然气容易对设备产生腐蚀导致失效, 并且如果集输设备运行维护不到位, 容易导致井口分离器的低液位故障。因此, 为了确保井口分离器的安全运行, 安装液位计, 液位调节阀, 液位报警仪, 管道紧急关断阀等安全屏障。
2.2 故障树模型
设有6个安全屏障 (Si, i=1~6) 来防止井口分离器的低液位故障导致事故发生。采用液位传感器实时采集液位信息, 并利用液位调节阀进行液位控制。当低液位故障发生, 液位报警仪产生作用, 发出警报, 工作人员采取事故预防措施进行故障维修和纠正, 如果措施无效, 当液位到达危险液位时, 出发管道紧急关断阀实行关断。如果自动关断和人工关断均无效, 则导致串气事故发生。在故障树中根据事故发展过程和对后续的不同影响, 分析可得多种后果, 可将所有后果归为三类 (继续运行CO、排液管关断SD、失控RA) 。
3 动态风险分析
3.1 失效概率评估
采用故障树分析时通常假设失效概率为常值, 但是考虑到设备的运行状态, 考虑采用概率分布函数来计算失效概率。假设失效概率是随机且独立的, 即与先前的安全屏障和后果事件无关, 则安全屏障Sj的先验失效概率分布f (xj) 可用Beta分布计算。
设失效数据服从伯努利函数分布, 因此可采用伯努利似然函数和贝叶斯定理计算后验概率分布, 如式 (2) 所示。
式中, Fj, t为Sj在故障点t处的失效累积次数, xj, t为Sj在故障点t处的失效概率, Sj, t为Sj在故障点t处的正常累积次数, Nbj为Sj的故障点数目。由式 (2) 和统计数据可计算得到各安全屏障后验失效概率平均值。
3.2 后果事件概率
按照故障树中事件发展过程, 利用安全屏障在故障点的失效概率和条件概率计算后果事件概率, 相应后果状态 (继续运行、排液管关断、失控) 发生概率的总和即为三类后果事件各自的发生概率。通过计算和结果分析, 可制定相应措施, 例如当继续运行概率小于排液管关断概率时, 需进行相应的设备检修和维护, 甚至是更换井口分离器。
3.3 井口分离器动态风险
井口分离器的安全风险即为三类后果事件的风险总和, 通过实时数据更新可动态分析井口分离器的风险趋势R。当井口分离器发生低液位故障后, 需要三类后果事件的损失进行定量化分析。目前, 评价后果事件损失主要是损失率T的方法, 即事件引起的所有损失占总投资的比重, Ti=Wi/W, i=1~5, Wi为事故i的损失总和, W为总投资。如果Ti>1, 取Ti=1。将Ti划分为5个区间, 对于5个损失率区间中值可用向量RCV表示。
由于设备环境、维护补救措施等因素影响, 事件引起的损失是随机的, 因此, 同类后果事件的损失率也不尽相同, 可能处于不同的损失率区间且不同区间的概率不同。采用向量qi (其中元素为qij) 表示不同损失率区间的概率, i表示后果类别, i=1, 2, 3;qij表示i类事故后果处于损失等级j对应的损失率区间的概率, j=1~5。
4 结语
本文以集气站井口分离器为研究对象, 首先分析了事件故障树, 然后基于贝叶斯方法进行了风险定量分析, 并结合模糊损失率法量化事故损失程度。该方法可借鉴用于高含硫气田集气站等其他集输设备的动态风险分析, 并有利于安全运行管理的动态监控。
参考文献