冗余系统在油田开发工艺系统中应用的改进

刘智睿

【摘 要】在油田开发的工艺系统的生产实践中，往往因为某一个部件（阀门）的损坏而导致整个系统无法使用，虽然现在现场多使用设备并联的方法来降低系统的失误率，这种方式虽然能提升整体的可靠性，但是其对单个系统功能的可靠性的依赖性很大。本文将探索冗余系统在油田开发工艺系统中应用的改进，提高单个系统功能的可靠性，从而进一步提高系统整体运行的可靠性。

【关键词】冗余思想；油田开发；工艺

一、冗余系统

1.冗余系统的定义

为增加系统的可靠性，而采取两套或两套以上相同、相对独立配置的设计。

（1）冗余系统的优点

1.以现有的系统为依托，不需要任何时间或科研投入，可以立即实现；

2.配置、安装、使用简单，无需额外的培训、设计等；

3.使用冗余系统，理论上来讲，系统的故障率可以接近为零。

（2）冗余系统的缺点

1.使用冗余系统就代表该系统臃肿，不简洁；

2.投入成本巨大，需要购买额外的系统，以及增加该系统后的后期维护成本等；

3.相互独立的配置之间会互相影响（尤其是依靠人的冗余系统），可靠性相对理论计算会大幅度下降。

二、油田开发工艺系统现状

在现在的油田开发工艺系统中，主要是通过并联的方式来实现。例如在输油系统中，并联使用两台加热炉、两个输油泵，在注水系统中安装多余的注水泵、并联双排注水阀组，安装旁通等。这样的方式确实能够在一台设备、一个系统出问题的时候保证整个生产系统的功能不受影响，但在现场实际使用中，还存在下列问题：

1.在并联系统中，导致一个系统发生问题的因素也会导致另一个系统发生问题，最后导致整个系统失效。例如在输油过程中，原油中往往含有泥沙、垢等杂质，这些杂质会导致输油泵、输油管线的堵塞，在一台泵或管线发生问题后，另一套设备使用不久也会发生同样的问题。

2.冗余系统设计覆盖面不够，仅用于大站大库的输油、注水的核心工艺环节，而水处理系统、站外输油注水管线、单井点、增压站等均使用单一的系统，一旦有一个出现问题，就会影响其他系统运行或一片区域。

3.冗余系统设计简单，对单个系统的可靠性没有提升，单个系统所依赖的附件一旦出故障、保障系统之间不受影响的配件（如阀门、管线）的失效（损坏、泄漏）将导致整个系统运行不畅，必须停止运行才能排除故障。

三、改进思路

1.提高关键设备设施的可靠性

冗余系统能够正常运行所依赖的，就是系统中的设备设施。如果一个系统出现故障的时候，另一个系统由于阀门的损坏而无法使用，那么整个系统将陷入瘫痪。提高关键设备设施的质量，做好维护保养，确保在关键的时候能够发挥作用，能够提高整个冗余系统可靠性。

2.关键设备设施的冗余设置

除了提高关键设备设施的可靠性，在一些设备设施标准要求低的地方增加关键设备设施的冗余设计，也是提高整个系统稳定性的有效方法。例如在锅炉加温系统的放空管线、泄压管线等部位，进行双阀门冗余设计，能够有效避免因小问题而影响整个系统的运行。

3.注意非主体系统的冗余设计

油田生产从原油开采到集输处理，是环环相扣的，除了主体大站大库外，还有很多小规模的生产系统和生产辅助系统。这些系统如果因为忽视而产生问题，就很有可能影响整个原油生产，因此对油井、锅炉加热，增压点集输等系统进行冗余设计，提高他们的稳定性是十分必要的。

4.开发配套的设备设施

冗余系统的理论设计容易，但是要实际应用还有许多困难。因为在冗余系统中，在一个系统发生问题时，如何保证在不影响另一个系统正常使用时对这个系统进行维修，例如一个注水冗余系统，如何在一个阀门出问题时，保证维修阀门的时候不会受到冗余系统管线内回水的影响。只有开发类似的设备设施，才能提高冗余系统的实用性與便捷性。

四、结论

冗余系统是整个系统稳定运行的重要保证。只有不断地完善冗余系统的理论体系，不断实践与改进冗余系统的应用缺陷，才能不断提高冗余系统在油田开发工艺系统中的应用价值，才能提高油田开发工艺系统的本质安全性。