天然氣田運行中存在的問題及對策分析

晁肖哲

【摘 要】天然氣能否安全輸送是關乎民生的大問題，管道的正常運行是天然氣安全輸送的前提和保證。為確保管道的運行安全，需要對天然氣管道運行中存在的各種問題進行相關的研究，通過相關的研究提出解決方法是保障我國天然氣管道正常運行的有效方法。確保天然氣管道的順利運行是一項艱巨的任務，需要政府、監(jiān)管部門、管道企業(yè)和群眾等各方面共同保護。

【關鍵詞】天然氣田；運行；問題；對策

引言：

延長氣田延氣2井區(qū)和延128井區(qū)隸屬于延長石油油氣勘探公司，與2011年7月建設并投產，天然氣開發(fā)先導試驗地面集輸工程自動控制系統(tǒng)采用以計算機為核心的監(jiān)控及數據采集（SupervisoryControlAndDataAcquisition簡稱SCADA）系統(tǒng)。該工程共設：液化廠2座、集氣站9座、污水處理站1座、RTU集氣井20座、調度中心2座。SCADA系統(tǒng)主要由調度中心的計算機系統(tǒng)、站控系統(tǒng)（SCS）、RTU系統(tǒng)、通信系統(tǒng)構成，該系統(tǒng)采用美國羅克韋爾自動化系統(tǒng)的ControlLogix系列可編程控制器及FactoryTalkViewSiteEdition軟件平臺，從而提高了系統(tǒng)的整體的可靠性和安全性。

1、工程概況

延長氣田延氣2井區(qū)和延128井區(qū)天然氣開發(fā)先導試驗地面集輸工程位于延安市境內，北部部分在榆林境內。延氣2井區(qū)納入集氣站管理井數為26口，氣井總集氣量129×104m3/d，設置集氣站5座（BZ1、BZ2、BZ3、BZ4和S224）。

延長氣田延128井區(qū)納入集氣站管理井數為33口，氣井總集氣量36.3×104m3/d，設置集氣站4座（NZ1、NZ2、NZ3、NZ4）。延長氣田延氣2井區(qū)和延128井區(qū)天然氣開發(fā)先導試驗地面集輸工程自動控制系統(tǒng)采用了以計算機為核心的監(jiān)控及數據采集（SupervisoryControlAndDataAcquisition簡稱SCADA）系統(tǒng)。延長氣田延氣2井區(qū)和延128井區(qū)天然氣開發(fā)先導試驗地面集輸工程SCADA系統(tǒng)由2個調度中心、10個站控系統(tǒng)（SCS）、2個DCS控制系統(tǒng)、20個RTU系統(tǒng)構成。SCADA系統(tǒng)實時服務器、歷史服務器采用WINDOWS操作系統(tǒng)，WEB服務器、工作站采用MSWINDOWS2000/2003操作系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)通過WEB服務器給外部提供數據接口。

2、系統(tǒng)概況

延長氣田延氣2井區(qū)和延128井區(qū)天然氣開發(fā)先導試驗地面集輸工程SCADA系統(tǒng)的軟件選用基于WINDOWS系統(tǒng)的調度中心系統(tǒng)，站控系統(tǒng)PLC選用美國ROCKWELL公司的ControlLogix系列PLC，站控系統(tǒng)軟件選用FactoryTalkViewSiteEdition組態(tài)軟件，遠程井口設備RTU選用ROCKWELL公司的Micrologix系列RTU。

主要的控制對象包括天然氣井口采集樹、多個采集樹集氣管道匯集的集氣站，位于生活區(qū)的整個井區(qū)的調度中心系統(tǒng)。

2.1延2及延128調度中心系統(tǒng)（2套）

調度中心系統(tǒng)位于生活區(qū)的。調度中心系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的神經中樞，對整個其他的調度和管理起到重要作用。系統(tǒng)采用CS客戶端服務器結構，實時歷史服務器和歷史數據服務器采用IBM3650系列服務器，歷史數據存儲子磁盤陣列IBMVS3400中。

客戶端通過網絡訪問實時數據服務器；該系統(tǒng)還配置有WEB服務器，可以遠程訪問該系統(tǒng)；系統(tǒng)配置一套時鐘服務器，該服務器對整個系統(tǒng)的時間進行授時管理，系統(tǒng)網絡選用赫斯曼工業(yè)級交換機，來實現整個系統(tǒng)的網絡的通信功能。

整個系統(tǒng)選用的硬件均為當前的頂級配置，包裝系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。這個系統(tǒng)的結構如下所示：

2.2延2及延128站控系統(tǒng)

站控系統(tǒng)采用ControlLogix系列PLC來實現對整個站控系統(tǒng)的控制，系統(tǒng)上位機采用以太網與PLC進行通信，由于該系統(tǒng)設計要求比較高，系統(tǒng)的模塊均要求采用SIL2的安全級別認證，這個系統(tǒng)現場進行防雷和放浪涌的設計，均加入英國庫伯公司的浪涌保護器。整個系統(tǒng)模塊與PLC采用冗余的ControlNet網進行通信。保證了系統(tǒng)的安全性和可靠性。所有的AI，AO模塊均采用8點模塊，DI，DO模塊采用16點模塊。分散了由于模塊故障給系統(tǒng)帶來風險。保證了系統(tǒng)安全可靠運行。

操作員站采用DELL高端的商業(yè)計算機，系統(tǒng)采用WINDOWSP3XP操作系統(tǒng)，安裝FTVIEW操作員軟件，通過以太網與站控PLC進行通信，實現對現場數據的采集，數據的監(jiān)控功能，具有報警、趨勢歸檔、實時數據報表、歷史數據報表、可燃氣體報警、井口信息、注銷登陸等功能。保障整個集氣站的數據安全。

2.3延2及延128井口RTU系統(tǒng)

3、系統(tǒng)安全可靠性的實現

由于天然氣的易燃易爆特性，整個系統(tǒng)的安全性、可靠性顯得尤為重要，現場的電氣設備和各種浪涌信息、接地等的安全性，嚴重威脅著控制系統(tǒng)的正常運行和通信網絡的安全，穩(wěn)定、可靠。為此，針對各種影響系統(tǒng)安全的的干擾源進行了相應的應對措施。

3.1系統(tǒng)接地

集氣站內電氣接地、自控、通信的保護接地及工作接地、防雷防靜電接地等共用同一接地裝置。自控設備的工作及保護共用接地，其接地電阻不大于1Ω。保證了系統(tǒng)設備不受接地的干擾。

3.2浪涌保護

系統(tǒng)在集成是要求所有的輸入輸出信號進行浪涌保護。保證了系統(tǒng)側模塊收到天氣雷擊的影響。防止高壓信號通過信號電纜傳入系統(tǒng)，損壞模塊通道。保證了設備的安全。

3.3電源冗余

系統(tǒng)在集成是要求所有的輸入輸出儀表電源進行冗余設計。保證了設備萬一損壞的情況下對系統(tǒng)的影響，如果有一個模塊損壞，不影響系統(tǒng)的正常通行。

3.4網絡冗余

系統(tǒng)在集成是上位機通信模塊進行冗余設計，PLC系統(tǒng)通過CONTROLNET網絡冗余設計，保證了系統(tǒng)的通信安全。保證了如果有一個通信通道損壞，不影響系統(tǒng)的正常通行。

3.5設備安全SIL2認證

控制系統(tǒng)所有的模塊均具有SIL2安全認證，保證了系統(tǒng)的安全性的要求。

4、管道運行中出現的問題及解決對策

4.1采用新的工藝、新技術、新材料

在當今領先技能的支持下，能夠選用領先的工藝、新技能、新資料對天然氣管道運轉中的管道走漏和管道腐蝕穿孔問題進行處理。首先，運用如今領先的化學技能對天然氣進行脫硫處理，削減天然氣中的二氧化硫和水分，然后削減天然氣對天然氣管道的內部腐蝕。其次，選用新式的防腐資料，改變曾經的管道資料。選用新式的高分子資料降低管道外部的腐蝕速度。在處理管道走漏方面，對大型的天然氣管道要常常的進行管道抗壓才能測驗和相應的管道走漏檢測，及時的對抗壓才能較弱、出現天然氣走漏的管道進行替換。一起對一些暫時替換艱難的老型管道選用內襯技能對管道進行改造，延伸管道的運用年限。

4.2完善天然氣管道的管理機制

天然氣管道的管理部門要擬定完善的天然氣管道管理機制。杰出的管理機制的擬定能夠有用優(yōu)化已有的石油天然氣管道的管理模式，能夠在最大程度之上，將有用削減或許是防止危險源的出現，促進石油天然氣管道的管理工作向科學化、規(guī)范化以及標準化、程序化方向開展，一起能夠有用削減或許防止管道事端，下降管道運轉的危險，還能夠有用確保大氣環(huán)境、產業(yè)以及人員的人身安全。同傳統(tǒng)的管道安全管理模式比較，完整性管理模式是進行自動維護，在事前強調打打預防針；而傳統(tǒng)管道安全管理模式則是被動搶險，主要是在過后。別的對一些大型的天然氣管道要在不同的地點散布相應的監(jiān)管人員。

4.3與相關執(zhí)法部門配合，加強管道保護

針對天然氣管道在各類施工中被損壞和被違章修建物占壓的表象。天然氣管道的辦理部分要加強與政府有關法律部分的合作，經過與法律部分的合作對有關的違法施工部分進行查處，確保有關管道不被損壞。同時管道辦理部分要和政府的有關部分合作對天然氣管道上方的違法修建進行撤除，對有關人員進行教育使其認識到在天然氣管道上修建房屋的損害。應當將石油天然氣管道的辦理工作列人到平時辦理的領域，建立健全科學合理的事前辦理機制，進一步加強管道設備的辦理職責，仔細督促有關人員實行石油天然氣管道的辦理工作職責。

結語：

本項目于2011年7月投產至今，一直運行穩(wěn)定可靠，工程的進度始終走在其他專業(yè)的前面，施工的配合上面，克服現場工期緊，施工分散的特點，按照項目部的總體要求，按時完成工程供貨，項目調試，特別是各種安全性和可靠性的設計，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和安全穩(wěn)定性。整套系統(tǒng)自動化水平高，操作簡介方便，報警清晰明了，維護量小，達到了天然氣田SCADA系統(tǒng)對安全和可靠性的要求。

通過本次自動化工程的實施，不僅可以提高企業(yè)的生產效能、改善生產條件、降低生產成本，而且還可以促進企業(yè)管理流程的規(guī)范、管理水平的提升，使決策者能夠在掌握大量實時信息資源的基礎上科學、周密地制訂生產計劃和發(fā)展決策，并且還可以為企業(yè)管理信息系統(tǒng)提供基礎數據，與企業(yè)信息系統(tǒng)結合形成完整的自動化信息管理系統(tǒng)。同時，也促進了我公司自動化工程集成水平的提高，為整裝大型氣田的自動化系統(tǒng)的實施積累了大量的技術及管理經驗和人才儲備，為公司未來的發(fā)展提供強大的技術支撐和推動力量。

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