海上无人井口平台无人化、智能化方案设计研究.pdf
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1、-65-第1 1 期海上无人井口平台无人化、智能化方案设计研究王潇,代齐加,李华朋,殷川,郭东红(中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津30 0 459)摘要】油气田无人化管理,是海洋石油工业智能化潮流的发展趋势。随着边际油气田开采的不断深入,无人井口平台在海上油气田开发中得到了广泛应用。海上井口平台无人化的方案设计,可以有效降低海上油气开采成本,大幅减少污染排放,其生产运营主要依托中心平台,通过自动集成、人工智能实现远程控制,安全可靠,具有明显的技术优势。无人平台智能化,油田将越来越智慧高效。本文阐述了无人平台总体设计思路,通过智能采油工艺、流程设备管理及远程监测控制三方面,介绍了海上无人
2、井口平台的方案设计,为今后更加先进的海上无人平台及智能油田建设提供一定的参考和借鉴。【关键词】无人化;智能化;井口平台;远程控制;方案设计1引言无人井口平台为正常生产时无人驻守,在中心平台可以实现远程操控,人员只需定期登临巡检的海上油气生产井口平台,目前海上油田广泛采用中心处理平台加无人井口平台开发的模式。通过无人化、智能化方案设计 1-4,能够提高油田自动化水平和全面感知能力,减少人员干预及安全事故的风险,优化控制措施,提高工作效率,降低生产运营费用。在油田开发生产的整个寿命周期内提高经济效益和控制水平,实现生产运营一体化和精细化管理,为生产指挥和经营决策提供数据支持,促进海上油气田生产业务
3、的智能化转型。本文以海上某无人井口平台设计为例,探讨了海上无人平台的总体设计思路,通过采油工艺,流程设备及远程控制三方面的方案设计研究,有效提升了无人平台的自持能力及智能化水平,推动公司降本增效战略的实施,为后续更加智能先进的无人井口平台的设计提供了一定的参考和借鉴。2设计方案研究2.1总体设计思路在保证无人平台安全环保以及合规生产经营,满足现行设计标准规范要求的前提下,方案设计上充分依托中心平台实现资源共享,通过智能采油工艺,简化地面工艺流程,减少设备配置,通过数字智能化技术手段进行远程监测控制,减少运营维保等现场作业量,最大限度降低人员登临频率,最终实现平台低成本、高效率地运行。2.2采油
4、工艺方案设计和普通平台相比,无人平台强化了智能采油工艺方案建设,对电泵井和注水井实施开发管理。相较于传统采油树,无人平台采用智能采油树配置电动油嘴、电动生产阀门,井上安全阀、井下安全阀和变频器均能通过远程控制,实现开井生产,压井管线接入采油树服务管汇,满足远程自动压井的需求。全方位的数据采集控制系统,包括井下泵工况六参数、井口参数及电参数,实时采集数据并远程传输至中心平台中控系统,并最终上传到生产数据库中。管理系统通过数据库及人工录入数据对电潜泵进行在线监测、预警及故障诊断,开展一系列动态分析,陆地控制中心据此发出指令,进而通过海上中控进行远程调节油嘴开度大小和变频器频率调节等,对油井进行工作
5、制度调整及生产优化,形成了完整的动态闭环管理,实现了对电泵井的精细化管理,作者简介:王潇(1 9 9 0-),男,工程师,本科,现从事海上油田生产开发工作。-66-2023年第2 6 卷技术交流石油和化工设备延长电潜泵使用寿命,实现油气生产的最佳状态,从而达到提高经济效益的目的。为满足油藏精细挖潜需要,目前海上注水井广泛开展分层注水。为提高分层调配效率,实现安全高效注水,对于分层注水井开展智能测调方案设计。若采用传统的钢丝电缆作业进行分层测调,作业实施条件不仅受到场地空间的限制,且施工风险较高程序较为复杂,一旦遇到恶劣天气或作业遇阻不顺还将导致作业工时施工费用等大幅增加。而以该平台为例,下入智
6、能分层注水管柱,只需通过地面控制系统,利用液压管线远程控制调节井下流量阀开度,进而达到分层调配的目的,无需动用大型设备工具,免除了钢丝电缆作业,测调效率高、操作简单,大幅度降低生产运营成本,有效保证了生产时率,实现注水开发智能化精细化管理。2.3工艺流程及设备设计通过依托中心平台设施资源,简化无人井口平台工艺、公用系统,减少设备设施配置,进一步减少平台甲板面积,简化平台结构,大大减少平台日常操作维保工作量,提高工作效率。以该平台为例,主要由原油和注水两大系统组成。各个单井物流经过电动油嘴节流后,进入多路阀,其中一路进入多相流量计用于计量单井产量,其余的物流汇合后直接进入混输海管,利用电潜泵余压
7、全液输送至中心平台进行进一步处理。来自中心平台的合格注水,经过注水海管输送至无人平台,经注水管汇分配后注入各个注水井。所需电源由中心平台通过一根动力光纤复合海底电缆提供,不设电站及应急发电机,配置UPS作为临时应急电源,满足供电至少半小时需求。不设置海水泵及消防泵,消防水系统采用干式管网,配置国际通岸接头,钻修井期间由钻修井船或支持船通过国际通岸接头提供消防水源,免除了大量设备空间占据和定期检验维护工作。开排、闭排以及放空系统共同使用一个排放罐 5-6 ,集成化设计,转液通过排放泵进入混输海管。开排系统主要是雨水和冲洗甲板水,闭排主要是维修时设备和管道的排放,放空系统主要是设备维修及火灾时设备
8、的放空。系统采用全压设计 7-8 以提高系统的可靠性,减化放空系统设计。流程压力等级均按照原始地层压力(也称最大关井压力)的高压数值进行设计,不再设置PSV、BD V 等紧急泄放阀,正常生产过程中无连续泄放的流体,这样可以最大限度地简化平台生产工艺流程,优化超压保护措施,提高整个系统的可靠性。根据注水海管和混输海管的物流方向,在无人平台上设有注水系统和原油系统连通的管线,如下图1 所示,一条为原油掺水外输时使用,以满足提高原油外输温度和降低粘度的要求,无需单独再设置生产加热器来进行原油加热,节省能耗。另一条则为海管清管置换时使用。相同管径的原油混输海管和注水海管在该平台通过一个液动XV阀连接形
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