海上油氣田臺(tái)風(fēng)期間遙控生產(chǎn)系統(tǒng)的改造

彭可偉

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057）

1 文昌油田群概況

文昌油田群位于南海北部海域珠江口盆地西部，距離湛江約274km，距海南文昌約148km。文昌油田群目前有9個(gè)在生產(chǎn)平臺(tái)：文昌19-1A、19-1B、19-1C、15-1A、14-3A、8-3A、8-3B、13-6A井口和文昌9-2/9-3中心平臺(tái)、文昌10-3水下井口，1艘FPSO（海洋石油116）處理終端。

文昌9-2/9-3氣田所產(chǎn)天然氣通過海底管線輸往香港終端，所產(chǎn)凝析液通過文昌8-3B→文昌8-3A→文昌14-3A→海洋石油116海管輕質(zhì)鏈路輸往海洋石油116進(jìn)行處理。

2 改造背景

文昌油田群所處海域，長(zhǎng)期以來遭受臺(tái)風(fēng)天氣的困擾。在臺(tái)風(fēng)期間，當(dāng)八級(jí)大風(fēng)前沿進(jìn)入第三警戒線（紅色警戒區(qū)）時(shí)，根據(jù)湛江分公司協(xié)調(diào)部以往的安排，將開始撤離除留守人員之外的其他人員，油田也將開展停產(chǎn)工作，停產(chǎn)完畢后留守人員乘直升機(jī)撤離油田現(xiàn)場(chǎng)。每次撤臺(tái)和恢復(fù)都給油田造成72h的產(chǎn)量損失。而在一些低等級(jí)臺(tái)風(fēng)條件下（＜10級(jí)）或臺(tái)風(fēng)中心在遠(yuǎn)離油田位置經(jīng)過時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際仍具備生產(chǎn)條件，但是油田群設(shè)計(jì)之初沒有考慮臺(tái)風(fēng)期間遙控生產(chǎn)，因此臺(tái)風(fēng)期間只好生產(chǎn)關(guān)停。

2014年～2018年臺(tái)風(fēng)關(guān)?？倳r(shí)間676.6h，臺(tái)風(fēng)中心區(qū)域經(jīng)過油田必須停產(chǎn)的時(shí)間為238h，如采用臺(tái)風(fēng)遙控,可以至少避免436h的關(guān)停時(shí)間。如能夠爭(zhēng)取到這部分生產(chǎn)時(shí)間，將能有效提高油氣田的生產(chǎn)時(shí)率。

3 可行性分析

目前海上氣田普遍具備臺(tái)風(fēng)生產(chǎn)模式，國內(nèi)尚無以FPSO為中心的油田遠(yuǎn)程遙控生產(chǎn)實(shí)施案例[1]，更無臺(tái)風(fēng)遙控生產(chǎn)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

由于文昌14-3A一路海管所輸送原油油品較好，在停輸時(shí)不會(huì)發(fā)生凝管，因此文昌9-2/9-3平臺(tái)、文昌8-3A平臺(tái)、文昌8-3B平臺(tái)以及海洋石油116具備臺(tái)風(fēng)期間遙控生產(chǎn)的能力。其中文昌9-2/9-3平臺(tái)、海洋石油116油輪使用透平帶載生產(chǎn)，文昌8-3B和文昌8-3A平臺(tái)使用臨時(shí)發(fā)電機(jī)帶載生產(chǎn)。

海上油氣田裝置本身配置有中央控制系統(tǒng)，中控系統(tǒng)包括了基本的生產(chǎn)控制系統(tǒng)，生產(chǎn)關(guān)斷系統(tǒng)和火氣控制系統(tǒng)，基本具備對(duì)裝置的全面監(jiān)控。要實(shí)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)遙控生產(chǎn)，油田設(shè)施只需在以下兩個(gè)方面進(jìn)行改造和完善：一是建立陸地遠(yuǎn)程控制中心和可靠的海陸控制通訊鏈路，實(shí)現(xiàn)陸地控制中心對(duì)海上現(xiàn)場(chǎng)的遙感遙測(cè)遙調(diào)[2]。二是根據(jù)遙控需求對(duì)海上設(shè)施進(jìn)行適應(yīng)性改造，實(shí)現(xiàn)人員撤離后在安全環(huán)?；A(chǔ)上延續(xù)生產(chǎn)和安全關(guān)停。

4 衛(wèi)星通訊系統(tǒng)改造

目前文昌油田群的海上生產(chǎn)設(shè)施中，文昌9-2/9-3平臺(tái)、文昌19-1A平臺(tái)設(shè)置有衛(wèi)星通訊系統(tǒng)。在臺(tái)風(fēng)遙控生產(chǎn)期間，平臺(tái)的工控網(wǎng)信號(hào)傳輸將通過衛(wèi)星系統(tǒng)與湛江基地遙控中心建立通訊聯(lián)系。文昌9-2/9-3平臺(tái)與文昌8-3B平臺(tái)之間設(shè)置有微波通訊系統(tǒng)，海洋石油116和文昌19-1A平臺(tái)、文昌8-3B和文昌8-3A平臺(tái)之間設(shè)置有海底光纖通訊。

1）改造文昌9-2/9-3平臺(tái)的衛(wèi)星通訊系統(tǒng)。包括在室外衛(wèi)星天線增加天線罩，以及增加一條對(duì)湛江基地的通訊路由，平臺(tái)及湛江基地各新增一臺(tái)衛(wèi)星MODEM，用于中控?cái)?shù)據(jù)傳輸[3]，并與原有的平臺(tái)←→湛江基地的衛(wèi)星通訊路由互為備份。

2）改造文昌19-1A平臺(tái)的衛(wèi)星通訊系統(tǒng)。包括更換BUC功放，原有MODEM需更換成與新BUC匹配的L波導(dǎo)MODEM，并增加1臺(tái)衛(wèi)星MODEM，另外對(duì)19-1A衛(wèi)星系統(tǒng)增加UPS不間斷供電，保證平臺(tái)撤臺(tái)后衛(wèi)星通訊的正常使用，兩條衛(wèi)星通訊路由用于油輪中控?cái)?shù)據(jù)傳輸，互為備份。

改造后的通訊路由有兩路，一路為：文昌8-3A平臺(tái)（光纖）←→文昌8-3B平臺(tái)（微波）←→文昌9-2/9-3平臺(tái)（衛(wèi)星）←→湛江基地遙控中心。另一路為：海洋石油116油輪（光纖）←→文昌19-1A平臺(tái)（衛(wèi)星）←→湛江基地遙控中心。

5 生產(chǎn)公用系統(tǒng)適應(yīng)性改造

5.1 工藝系統(tǒng)改造

1）文昌9-2/9-3井口至壓縮機(jī)進(jìn)口的生產(chǎn)設(shè)備均可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控生產(chǎn)，而濕氣壓縮機(jī)、干氣壓縮機(jī)等無遠(yuǎn)程控制功能，需修改中控系統(tǒng)程序中與現(xiàn)場(chǎng)壓縮機(jī)通訊權(quán)限，實(shí)現(xiàn)從中控操作站對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行操作。

2）文昌8-3B和8-3A平臺(tái)工藝系統(tǒng)無需改造，只需將平臺(tái)越站SDV閥手動(dòng)強(qiáng)制打開。因臨時(shí)發(fā)電機(jī)功率受限，兩平臺(tái)需優(yōu)先關(guān)停部分高含水、功率大的井，退出脫水系統(tǒng)，降低平臺(tái)生產(chǎn)電的負(fù)荷。經(jīng)過海管水利核算，遙控生產(chǎn)期間，由于輸液量降低，各平臺(tái)的生產(chǎn)系統(tǒng)的壓力低報(bào)警值需調(diào)整[4]。

3）海洋石油116油輪根據(jù)生產(chǎn)需求，需在輕質(zhì)一級(jí)分離器油相出口改造管線直接進(jìn)入油艙，旁通加熱器、二級(jí)分離器。油輪的生產(chǎn)系統(tǒng)需在工藝條件改變后調(diào)節(jié)達(dá)到穩(wěn)定后再撤離人員。

5.2 公用系統(tǒng)改造

1)增加臨時(shí)發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)程停機(jī)功能，增加臨時(shí)機(jī)補(bǔ)油流程和遠(yuǎn)程加油功能，對(duì)啟動(dòng)蓄電池進(jìn)行改造。

2)電氣間、中控室增加溫濕度監(jiān)測(cè)功能，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳；電池間等危險(xiǎn)房間增加壓差監(jiān)測(cè)報(bào)警功能，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳；主開關(guān)間、應(yīng)急開關(guān)間、中控室、電池間暖通設(shè)備（空調(diào)、風(fēng)機(jī)）增加遠(yuǎn)程啟動(dòng)功能。

3)增加透平機(jī)組遠(yuǎn)程停機(jī)功能，機(jī)組滑油冷卻風(fēng)扇配電改造、輔機(jī)盤供電改造及新增蓄電池的改造。

6 儀表控制系統(tǒng)的改造和優(yōu)化

文昌油田群儀控系統(tǒng)包括過程控制系統(tǒng)(PCS)、應(yīng)急關(guān)斷系統(tǒng)(ESD)和火氣監(jiān)控系統(tǒng)(FGS)[5]。三套系統(tǒng)相互獨(dú)立，在管理層側(cè)共享人機(jī)界面和通信網(wǎng)絡(luò)。儀控系統(tǒng)改造工作，主要是采集新增的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)等信息，并將控制系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)和信息通過海陸通信傳輸至陸地遙控中心進(jìn)行監(jiān)控，陸地遙控中心可對(duì)海上平臺(tái)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)實(shí)行全功能性的遙測(cè)和限制功能的遙控。

6.1 遙控監(jiān)控和操作改造

建立陸地遙控生產(chǎn)監(jiān)控中心，通過在陸地監(jiān)控中心設(shè)置各個(gè)平臺(tái)遠(yuǎn)程操作電腦采用遠(yuǎn)程登錄對(duì)應(yīng)平臺(tái)中控系統(tǒng)操作站的方式，遙控現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)操作，實(shí)現(xiàn)工藝系統(tǒng)、公用系統(tǒng)提出的遙控要求。遠(yuǎn)程操作站增加ESD1、ESD2、ESD3軟按鈕，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程觸發(fā)ESD-1、2、3級(jí)關(guān)斷的功能。

6.2 通訊中斷引發(fā)關(guān)停改造

在臺(tái)風(fēng)生產(chǎn)模式下，通過衛(wèi)星通訊鏈路中斷10min自動(dòng)觸發(fā)ESD-3級(jí)生產(chǎn)關(guān)停，延時(shí)10min后，文昌8-3A平臺(tái)和文昌8-3B平臺(tái)觸發(fā)ESD-1級(jí)關(guān)停；文昌9-2/9-3平臺(tái)和海洋石油116的透平后潤(rùn)滑開始，待透平后潤(rùn)滑結(jié)束，反饋信號(hào)至中控系統(tǒng)后，中控系統(tǒng)觸發(fā)ESD-1級(jí)關(guān)停的邏輯。

為實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通訊鏈路中斷10min自動(dòng)觸發(fā)ESD-3級(jí)生產(chǎn)關(guān)停的功能，需在陸地搭建一套PCS小系統(tǒng)，通過這套系統(tǒng)CPU與平臺(tái)ESD系統(tǒng)進(jìn)行通訊，當(dāng)檢測(cè)到通訊中斷后，平臺(tái)ESD系統(tǒng)開始計(jì)時(shí)，10min內(nèi)通訊恢復(fù)則計(jì)時(shí)清零，否則開始執(zhí)行ESD-3級(jí)生產(chǎn)關(guān)停，延時(shí)后再自動(dòng)觸發(fā)ESD-1級(jí)棄平臺(tái)關(guān)斷[6]。

6.3 關(guān)斷邏輯優(yōu)化

為了保證文昌油田群輕質(zhì)鏈路各平臺(tái)的安全生產(chǎn)，需要對(duì)原來的生產(chǎn)關(guān)斷邏輯進(jìn)行優(yōu)化?？傮w思路是：本平臺(tái)一級(jí)關(guān)斷信號(hào)、三級(jí)關(guān)斷信號(hào)和臨時(shí)機(jī)關(guān)停（失主電），只引起本平臺(tái)相應(yīng)關(guān)停，不給其他平臺(tái)關(guān)停信號(hào)；本平臺(tái)二級(jí)關(guān)斷信號(hào)會(huì)引起上游平臺(tái)三級(jí)關(guān)斷。

總之，文昌油田群在實(shí)施通訊系統(tǒng)、儀控系統(tǒng)和生產(chǎn)公用系統(tǒng)的改造和優(yōu)化后，在陸地遙控測(cè)試各項(xiàng)功能正常。本年度經(jīng)歷了1次避臺(tái)。避臺(tái)期間，文昌9-2/9-3平臺(tái)和海洋石油116終端衛(wèi)星通訊系統(tǒng)正常，遙控生產(chǎn)系統(tǒng)平穩(wěn)，帶來了一定的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1）社會(huì)效益方面，文昌9-2/9-3平臺(tái)在臺(tái)風(fēng)期間給香港平穩(wěn)供氣，確保下游用戶的正常用氣。

2）經(jīng)濟(jì)效益方面，2020年臺(tái)風(fēng)避臺(tái)時(shí)間共計(jì)2.5d，由于油田群確保遙控生產(chǎn)成功，多產(chǎn)天然氣315×104m3，多產(chǎn)原油1997 m3。