天然气田运行中存在的问题及对策分析

晁肖哲

【摘 要】天然气能否安全输送是关乎民生的大问题，管道的正常运行是天然气安全输送的前提和保证。为确保管道的运行安全，需要对天然气管道运行中存在的各种问题进行相关的研究，通过相关的研究提出解决方法是保障我国天然气管道正常运行的有效方法。确保天然气管道的顺利运行是一项艰巨的任务，需要政府、监管部门、管道企业和群众等各方面共同保护。

【关键词】天然气田；运行；问题；对策

引言：

延长气田延气2井区和延128井区隶属于延长石油油气勘探公司，与2011年7月建设并投产，天然气开发先导试验地面集输工程自动控制系统采用以计算机为核心的监控及数据采集（SupervisoryControlAndDataAcquisition简称SCADA）系统。该工程共设：液化厂2座、集气站9座、污水处理站1座、RTU集气井20座、调度中心2座。SCADA系统主要由调度中心的计算机系统、站控系统（SCS）、RTU系统、通信系统构成，该系统采用美国罗克韦尔自动化系统的ControlLogix系列可编程控制器及FactoryTalkViewSiteEdition软件平台，从而提高了系统的整体的可靠性和安全性。

1、工程概况

延长气田延气2井区和延128井区天然气开发先导试验地面集输工程位于延安市境内，北部部分在榆林境内。延气2井区纳入集气站管理井数为26口，气井总集气量129×104m3/d，设置集气站5座（BZ1、BZ2、BZ3、BZ4和S224）。

延長气田延128井区纳入集气站管理井数为33口，气井总集气量36.3×104m3/d，设置集气站4座（NZ1、NZ2、NZ3、NZ4）。延长气田延气2井区和延128井区天然气开发先导试验地面集输工程自动控制系统采用了以计算机为核心的监控及数据采集（SupervisoryControlAndDataAcquisition简称SCADA）系统。延长气田延气2井区和延128井区天然气开发先导试验地面集输工程SCADA系统由2个调度中心、10个站控系统（SCS）、2个DCS控制系统、20个RTU系统构成。SCADA系统实时服务器、历史服务器采用WINDOWS操作系统，WEB服务器、工作站采用MSWINDOWS2000/2003操作系统。SCADA系统通过WEB服务器给外部提供数据接口。

2、系统概况

延长气田延气2井区和延128井区天然气开发先导试验地面集输工程SCADA系统的软件选用基于WINDOWS系统的调度中心系统，站控系统PLC选用美国ROCKWELL公司的ControlLogix系列PLC，站控系统软件选用FactoryTalkViewSiteEdition组态软件，远程井口设备RTU选用ROCKWELL公司的Micrologix系列RTU。

主要的控制对象包括天然气井口采集树、多个采集树集气管道汇集的集气站，位于生活区的整个井区的调度中心系统。

2.1延2及延128调度中心系统（2套）

调度中心系统位于生活区的。调度中心系统是整个系统的神经中枢，对整个其他的调度和管理起到重要作用。系统采用CS客户端服务器结构，实时历史服务器和历史数据服务器采用IBM3650系列服务器，历史数据存储子磁盘阵列IBMVS3400中。

客户端通过网络访问实时数据服务器；该系统还配置有WEB服务器，可以远程访问该系统；系统配置一套时钟服务器，该服务器对整个系统的时间进行授时管理，系统网络选用赫斯曼工业级交换机，来实现整个系统的网络的通信功能。

整个系统选用的硬件均为当前的顶级配置，包装系统的安全性和稳定性。这个系统的结构如下所示：

2.2延2及延128站控系统

站控系统采用ControlLogix系列PLC来实现对整个站控系统的控制，系统上位机采用以太网与PLC进行通信，由于该系统设计要求比较高，系统的模块均要求采用SIL2的安全级别认证，这个系统现场进行防雷和放浪涌的设计，均加入英国库伯公司的浪涌保护器。整个系统模块与PLC采用冗余的ControlNet网进行通信。保证了系统的安全性和可靠性。所有的AI，AO模块均采用8点模块，DI，DO模块采用16点模块。分散了由于模块故障给系统带来风险。保证了系统安全可靠运行。

操作员站采用DELL高端的商业计算机，系统采用WINDOWSP3XP操作系统，安装FTVIEW操作员软件，通过以太网与站控PLC进行通信，实现对现场数据的采集，数据的监控功能，具有报警、趋势归档、实时数据报表、历史数据报表、可燃气体报警、井口信息、注销登陆等功能。保障整个集气站的数据安全。

2.3延2及延128井口RTU系统

3、系统安全可靠性的实现

由于天然气的易燃易爆特性，整个系统的安全性、可靠性显得尤为重要，现场的电气设备和各种浪涌信息、接地等的安全性，严重威胁着控制系统的正常运行和通信网络的安全，稳定、可靠。为此，针对各种影响系统安全的的干扰源进行了相应的应对措施。

3.1系统接地

集气站内电气接地、自控、通信的保护接地及工作接地、防雷防静电接地等共用同一接地装置。自控设备的工作及保护共用接地，其接地电阻不大于1Ω。保证了系统设备不受接地的干扰。

3.2浪涌保护

系统在集成是要求所有的输入输出信号进行浪涌保护。保证了系统侧模块收到天气雷击的影响。防止高压信号通过信号电缆传入系统，损坏模块通道。保证了设备的安全。

3.3电源冗余

系统在集成是要求所有的输入输出仪表电源进行冗余设计。保证了设备万一损坏的情况下对系统的影响，如果有一个模块损坏，不影响系统的正常通行。

3.4网络冗余

系统在集成是上位机通信模块进行冗余设计，PLC系统通过CONTROLNET网络冗余设计，保证了系统的通信安全。保证了如果有一个通信通道损坏，不影响系统的正常通行。

3.5设备安全SIL2认证

控制系统所有的模块均具有SIL2安全认证，保证了系统的安全性的要求。

4、管道运行中出现的问题及解决对策

4.1采用新的工艺、新技术、新材料

在当今领先技能的支持下，能够选用领先的工艺、新技能、新资料对天然气管道运转中的管道走漏和管道腐蚀穿孔问题进行处理。首先，运用如今领先的化学技能对天然气进行脱硫处理，削减天然气中的二氧化硫和水分，然后削减天然气对天然气管道的内部腐蚀。其次，选用新式的防腐资料，改变曾经的管道资料。选用新式的高分子资料降低管道外部的腐蚀速度。在处理管道走漏方面，对大型的天然气管道要常常的进行管道抗压才能测验和相应的管道走漏检测，及时的对抗压才能较弱、出现天然气走漏的管道进行替换。一起对一些暂时替换艰难的老型管道选用内衬技能对管道进行改造，延伸管道的运用年限。

4.2完善天然气管道的管理机制

天然气管道的管理部门要拟定完善的天然气管道管理机制。杰出的管理机制的拟定能够有用优化已有的石油天然气管道的管理模式，能够在最大程度之上，将有用削减或许是防止危险源的出现，促进石油天然气管道的管理工作向科学化、规范化以及标准化、程序化方向开展，一起能够有用削减或许防止管道事端，下降管道运转的危险，还能够有用确保大气环境、产业以及人员的人身安全。同传统的管道安全管理模式比较，完整性管理模式是进行自动维护，在事前强调打打预防针；而传统管道安全管理模式则是被动抢险，主要是在过后。别的对一些大型的天然气管道要在不同的地点散布相应的监管人员。

4.3与相关执法部门配合，加强管道保护

针对天然气管道在各类施工中被损坏和被违章修建物占压的表象。天然气管道的办理部分要加强与政府有关法律部分的合作，经过与法律部分的合作對有关的违法施工部分进行查处，确保有关管道不被损坏。同时管道办理部分要和政府的有关部分合作对天然气管道上方的违法修建进行撤除，对有关人员进行教育使其认识到在天然气管道上修建房屋的损害。应当将石油天然气管道的办理工作列人到平时办理的领域，建立健全科学合理的事前办理机制，进一步加强管道设备的办理职责，仔细督促有关人员实行石油天然气管道的办理工作职责。

结语：

本项目于2011年7月投产至今，一直运行稳定可靠，工程的进度始终走在其他专业的前面，施工的配合上面，克服现场工期紧，施工分散的特点，按照项目部的总体要求，按时完成工程供货，项目调试，特别是各种安全性和可靠性的设计，提高了系统的抗干扰能力和安全稳定性。整套系统自动化水平高，操作简介方便，报警清晰明了，维护量小，达到了天然气田SCADA系统对安全和可靠性的要求。

通过本次自动化工程的实施，不仅可以提高企业的生产效能、改善生产条件、降低生产成本，而且还可以促进企业管理流程的规范、管理水平的提升，使决策者能够在掌握大量实时信息资源的基础上科学、周密地制订生产计划和发展决策，并且还可以为企业管理信息系统提供基础数据，与企业信息系统结合形成完整的自动化信息管理系统。同时，也促进了我公司自动化工程集成水平的提高，为整装大型气田的自动化系统的实施积累了大量的技术及管理经验和人才储备，为公司未来的发展提供强大的技术支撑和推动力量。

参考文献：

[1]陆家亮，赵素平.中国能源消费结构调整与天然气产业发展前景[J].天然气工业，2013，11：9-15.

[2]陈昌介，何金龙，温崇荣.高含硫天然气净化技术现状及研究方向[J].天然气工业，2013，01：112-115.

[3]李军，赵靖舟，凡元芳，曹青，王倩，胡维强.鄂尔多斯盆地上古生界准连续型气藏天然气运移机制[J].石油与天然气地质，2013，05：592-600.