邊際小型油田電力系統(tǒng)的技術(shù)改造

何 軍 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院

邊際小型油田電力系統(tǒng)的技術(shù)改造

何 軍 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院

針對(duì)錦州9—3 W邊際小型油田電力系統(tǒng)升級(jí)與改造需要，設(shè)計(jì)了一套滿足需求的電力系統(tǒng)，改造后的電力系統(tǒng)主要由調(diào)度中心、集控站和遠(yuǎn)方站組成。電力系統(tǒng)由6個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，分別是UPS、變壓器、復(fù)合海纜、導(dǎo)航、小功率照明及動(dòng)力配電盤和電源系統(tǒng)。對(duì)比原電力系統(tǒng)傳導(dǎo)設(shè)計(jì)方案，用一根新型復(fù)合海纜取代了原先的兩根海底電纜，海纜減少直接降低了施工用船數(shù)量以及施工周期，節(jié)省了人工操作以及施工船舶費(fèi)用。由于小型無(wú)人值守平臺(tái)空間的局限性，將小功率照明動(dòng)力配電盤以及干式變壓器放置在平臺(tái)上，大大降低了電氣設(shè)備間建設(shè)費(fèi)用，在節(jié)省了平臺(tái)使用空間的同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)材料的用量大大減少。系統(tǒng)改造后取得了良好的效果，為后續(xù)邊際小型油田電力系統(tǒng)的改造提供了借鑒模式以及技術(shù)支持。

邊際小型油田；電力系統(tǒng)；調(diào)度中心；集控站；復(fù)合海纜

1 現(xiàn)狀

邊遠(yuǎn)小型油田錦州9—3W油田，建設(shè)了簡(jiǎn)易無(wú)人井口平臺(tái)，主要是為改善原錦州9—3油田開采效果而建立，電力系統(tǒng)設(shè)備主要是來(lái)自于錦州9—3油田，利用電力系統(tǒng)創(chuàng)新技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)有成熟技術(shù)應(yīng)用，為邊際小型油田生產(chǎn)供電[1]。錦州9—3 W油田平臺(tái)上的電力系統(tǒng)，是依據(jù)該平臺(tái)實(shí)際用電需求而設(shè)計(jì)改造，主要通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)簡(jiǎn)化改造，利用創(chuàng)新技術(shù)在錦州9—3油田DRPW平臺(tái)上，建立平臺(tái)電潛泵控制盤及變壓器，該平臺(tái)上3.3 kV/0.23 kV的降壓變壓器只有一臺(tái)，配備各種小功率照明配電盤，平臺(tái)上的電力設(shè)備主要是用動(dòng)力復(fù)合海纜連接而成。

2 電力系統(tǒng)的改造

邊遠(yuǎn)小型油田電力系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，對(duì)油田生產(chǎn)會(huì)造成比較大的影響。受到當(dāng)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)條件限制，主站系統(tǒng)的功能相對(duì)單一，只實(shí)現(xiàn)了基本的SCADA模塊和功率總加任務(wù)。以PDH微波和電力載波為主的油田電力系統(tǒng)，已經(jīng)不能滿足高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，寬帶信息傳輸更是難以實(shí)現(xiàn)。隨著電力系統(tǒng)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，原有電力系統(tǒng)與實(shí)際無(wú)人井口平臺(tái)的需求不符，原有舊系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)需要操作人員實(shí)時(shí)監(jiān)督，必要時(shí)需要工作人員進(jìn)行協(xié)調(diào)。而對(duì)電力系統(tǒng)的改造升級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)遙測(cè)、遙信，大大提高工作時(shí)效，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人平臺(tái)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的目的[2]。

針對(duì)邊際小型油田電力系統(tǒng)升級(jí)與改造需要，設(shè)計(jì)了一套滿足需求的電力系統(tǒng)，改造后的電力系統(tǒng)主要由調(diào)度中心、集控站和遠(yuǎn)方站組成。電力系統(tǒng)由6個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，分別是UPS、變壓器、復(fù)合海纜、導(dǎo)航系統(tǒng)、小功率照明及動(dòng)力配電盤和電源系統(tǒng)。

2.1 電力系統(tǒng)主結(jié)構(gòu)

（1）調(diào)度中心。調(diào)度中心的主要功能是收集、處理、儲(chǔ)存、查閱、顯示電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)。其高級(jí)應(yīng)用功能包括人機(jī)界面和各種網(wǎng)絡(luò)分析功能，形象而生動(dòng)化的顯示電力電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，協(xié)助調(diào)度人員掌握電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況，以及電力運(yùn)行數(shù)據(jù)記載；同時(shí)，為進(jìn)行全網(wǎng)協(xié)調(diào)控制，配備有操作接口、輔助工具和管理界面。根據(jù)電力運(yùn)行情況，為電力系統(tǒng)運(yùn)行下達(dá)調(diào)度指令，維護(hù)和管理全網(wǎng)運(yùn)行安全[3]。

（2）集控中心。集控中心的建立關(guān)鍵在于集控站位置及數(shù)目的選取，主要從組網(wǎng)、地理區(qū)域和集控站數(shù)量等三個(gè)方面來(lái)考慮。其中SCADA的功能包括電力運(yùn)行系統(tǒng)信號(hào)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，以及對(duì)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)及管理，具體包括收集RTU遙測(cè)及遙信數(shù)據(jù)，并對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)預(yù)處理，轉(zhuǎn)換通信信號(hào)數(shù)據(jù)形式，隨后將原始信號(hào)數(shù)據(jù)及預(yù)處理結(jié)果打包上傳調(diào)度中心。通過(guò)調(diào)度中心分析評(píng)估，下達(dá)遙控、遙調(diào)、調(diào)度命令，經(jīng)由集控站—遠(yuǎn)方站傳達(dá)下去，調(diào)度人員或者系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行電力運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)整，維護(hù)好電網(wǎng)正常運(yùn)行工作。另外，電力運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳調(diào)度中心的同時(shí)，運(yùn)行數(shù)據(jù)也同時(shí)向供電公司及區(qū)調(diào)部門上傳。上傳調(diào)度中心的數(shù)據(jù)信號(hào)不僅包括遠(yuǎn)方站監(jiān)控圖像，而且還包括運(yùn)行狀況的視音頻、寬帶多媒體信息，信息數(shù)據(jù)齊全；通過(guò)全新的光纖環(huán)網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)集控站與主站系統(tǒng)之間高速通信聯(lián)系，有利于調(diào)度中心隨時(shí)掌握電力運(yùn)行的狀態(tài)。

（3）遠(yuǎn)方站以RTU為主體，與上層集控站連接。遠(yuǎn)方站的主要功能有：實(shí)時(shí)采集一次設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，包括模擬量、狀態(tài)量及脈沖量等運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，采集數(shù)據(jù)按指定規(guī)約，一并自動(dòng)上傳至所屬集控站。電網(wǎng)正常運(yùn)行過(guò)程中，遠(yuǎn)方站將實(shí)時(shí)收集到的運(yùn)行數(shù)據(jù)和多媒體數(shù)據(jù)上傳回集控站，再由集控站將信號(hào)數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度中心，通過(guò)集控站中間橋梁，調(diào)度中心下達(dá)的指令傳給各遠(yuǎn)方站，遠(yuǎn)方站接收并執(zhí)行操作命令。電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)以及多媒體視頻圖像信息，通過(guò)不同的通道從“遠(yuǎn)方站—集控站—調(diào)度中心”3層結(jié)構(gòu)上傳回調(diào)度中心。

2.2 子系統(tǒng)組成

（1）UPS系統(tǒng)。不管是平臺(tái)的通訊，還是電力監(jiān)控系統(tǒng)以及電力設(shè)備設(shè)施，都需要電力系統(tǒng)提供不間斷電源，一旦出現(xiàn)平臺(tái)主電源斷電的現(xiàn)象，應(yīng)充分調(diào)動(dòng)平臺(tái)間的聯(lián)絡(luò)機(jī)制，及時(shí)關(guān)掉邊際小型油田的生產(chǎn)開關(guān)。基于此，在無(wú)人平臺(tái)上，特別制作了一套5 kVA的小型UPS，其具有小體積、便于操作和維護(hù)的特點(diǎn)，在主電源斷電的情況下，UPS系統(tǒng)可以為平臺(tái)聯(lián)絡(luò)通信以及生產(chǎn)系統(tǒng)緊急關(guān)斷提供半小時(shí)應(yīng)急供電，為降低生產(chǎn)影響贏得了足夠多的處理時(shí)間。

（2）變壓器。海上平臺(tái)變壓器應(yīng)用較多的是油浸式變壓器與干式變壓器。邊際小型油田平臺(tái)一般較小，在未安置變壓器室的情況下選取油浸式變壓器，這種變壓器的使用會(huì)增加操作、維護(hù)工作量；而采取干式變壓器，要考慮到海上煙霧、雨水、下雪等惡劣天氣的影響，因此，應(yīng)設(shè)計(jì)防雨型的干式變壓器，防護(hù)等級(jí)IP56，以滿足在露天平臺(tái)上布置干式變壓器的要求，雙層百葉窗的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，可以大大提高變壓器散熱功能。

（3）復(fù)合海纜。復(fù)合海纜在邊際小型油田平臺(tái)的使用非常重要，錦州9—3 W無(wú)人平臺(tái)使用的復(fù)合海纜為3×25 mm2規(guī)格，3.3/6 kV電壓等級(jí)，電源是通過(guò)復(fù)合海纜，經(jīng)由錦州9—3油田DRPW平臺(tái)，為該無(wú)人平臺(tái)上的電潛泵、其他用電設(shè)備供應(yīng)電能，維護(hù)設(shè)備用電正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（4）導(dǎo)航系統(tǒng)。導(dǎo)航系統(tǒng)主要由5大部分組成，分別是太陽(yáng)能電池板、導(dǎo)航燈4套、導(dǎo)航控制盤、副霧笛、主霧笛。小型油田平臺(tái)空間小，無(wú)人平臺(tái)上很少設(shè)置房間，因此在設(shè)計(jì)導(dǎo)航系統(tǒng)、導(dǎo)航控制盤及附屬設(shè)備（包括霧笛、導(dǎo)航燈）時(shí)，考慮到了外界惡劣的環(huán)境，設(shè)計(jì)的類型均為隔爆防雷型，為平臺(tái)主動(dòng)力系統(tǒng)安全順利運(yùn)行提供保障。

（5）小功率照明及動(dòng)力配電盤。小型油田平臺(tái)空間小，平臺(tái)所處環(huán)境惡劣，一般設(shè)計(jì)小功率照明和動(dòng)力配電盤柜類型為防爆防雷型，更好的為無(wú)人值守平臺(tái)提供照明，為導(dǎo)航以及儀表等子系統(tǒng)提供電力保障，有關(guān)動(dòng)力配電盤內(nèi)部元器件均設(shè)計(jì)為隔爆元件，安全可靠。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

針對(duì)錦州9-3 W邊際小型油田無(wú)人平臺(tái)，對(duì)電力系統(tǒng)改造升級(jí)，這種簡(jiǎn)易化的電力系統(tǒng)在平臺(tái)上的應(yīng)用，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益，具體情況如下：

（1）對(duì)比原電力系統(tǒng)傳導(dǎo)設(shè)計(jì)方案，用一根新型復(fù)合海纜取代了原先的兩根海底電纜，海纜減少直接降低了施工用船數(shù)量以及施工周期，節(jié)省了人工操作以及施工船舶費(fèi)用。

（2）由于小型無(wú)人值守平臺(tái)空間的局限性，將小功率照明動(dòng)力配電盤以及干式變壓器放置在平臺(tái)上，大大降低了電氣設(shè)備間建設(shè)費(fèi)用，節(jié)省了平臺(tái)使用空間的同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)材料的用量大大減少。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著邊際小型油田開發(fā)的需要，建立新型無(wú)人值守平臺(tái)已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)，它能有效地協(xié)助開發(fā)周邊油田，開采油田的資源；同時(shí)，對(duì)于維護(hù)邊際小型油田生產(chǎn)的供電系統(tǒng)提出了更高的要求，既要滿足平臺(tái)上生產(chǎn)設(shè)施用電需求，又要盡可能地降低投入資金，勢(shì)必需要對(duì)電力系統(tǒng)升級(jí)改造。改造后的電力系統(tǒng)在錦州9—3 W邊際油田平臺(tái)的使用，節(jié)約動(dòng)力設(shè)備放置空間，大大減少了操作和維修工作量，生產(chǎn)成本有了顯著降低，無(wú)人平臺(tái)的設(shè)計(jì)理念得到突出顯現(xiàn)，為后續(xù)邊際小型油田電力系統(tǒng)的改造提供了借鑒模式以及技術(shù)支持，并取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]吳世富．油田電力系統(tǒng)電網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]．油氣田地面工程，2014，33（5）：70-71．

[2]陳天翔，王寅仲，海世杰．電氣試驗(yàn)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2010．

[3]揭福街．淺論電氣自動(dòng)化在油田化工中的應(yīng)用[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010，25（12）：63．

（欄目主持焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.4.026