多平台大数据一体化智能储气库运行管理系统

刘国良　 廖伟　徐长峰　张赟新　陈月娥　姬康　王明锋　孙德强

摘   要：储气库是集注气、采气与一体的高度复杂的集生产和储集一体的重要场所，其科学管理需要智能化系统。H储气库是中国最大的储气库之一，H储气库在建设运行过程中，配套建成了先进的自动化控制系统和全覆盖的工业物联网系统。充分依托已建系统识别、采集、傳递、输出的数据，建立“无人值守+中心控制”生产管理新模式，实现了人力资源的高度优化整合，建立“感知层、网络层、应用层”为核心的物联网系统。

关键词：多平台  大数据  一体化  储气库  管理系统

中图分类号：TM61                                  文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）03（b）-0070-02

1  H储气库概况

H储气库位于准噶尔盆地南缘，是由受岩性构造控制、带边底水的砂岩贫凝析气藏改建而成。共部署新井42口，设计运行上限压力34.0MPa，下限压力18.0MPa，库容量107.0×108m3，工作气量45.1×108m3，日均注气量1550.0×104m3，应急日均采气量2789.0×104m3，季节调峰日均采气量1333×104m3。

2  H储气库智能化运行管理系统

H储气库配套建成了先进的自动化控制系统和全覆盖的工业物联网系统。依托已建系统识别、采集、传递、输出的数据，建立“无人值守+中心控制”生产管理新模式，实现了人力资源的高度优化整合，建立“感知层、网络层、应用层”为核心的物联网系统[1-5]。

（1）感知层：储气库物联网系统的感知层是利用压力、温度、电磁开关等各类传感器实现集注站、集配站、单井各工艺重要节点及设备的数字化采集，准确地反映了工艺装置各节点的生产状态，为天然气井场、集配站实现无人值守、定期巡检的管理模式奠定了基础。45座井场、3座集配站、1座集注站均已实现生产网络覆盖，关键参数实现数字化采集。

（2）网络层：通过已建通讯光缆、无线电台、网桥、无线智能仪表等方式，实现了集配站、井场的数据上传。30口注采井、3口监测井、2口污水回注井采用4芯光纤环网接入所属集配站，集配站采用8芯光缆接入集注站;1口监测井采用无线网桥接入集注站，9口微地震监测井采用数传电台接入集注站。油田办公网络通过数据公司环准噶尔盆地40G波分光纤环网接入新疆油田网络核心，实现与油田公司及中石油网络的互通。

（3）应用层：储气库自动化系统作为物联网系统的应用层，是利用先进的计算机及通讯网络技术对气库的生产过程和设备运行状态进行集中监控和调度管理。控制系统以集注站调度中心为中心枢纽，采用先进的DCS、SCADA等系统完成对整座储气库集注工艺的监控及对外与外输场站的数据交换，具备较高的自动化水平。

（1）采用先进的DCS系统对集注站内过程参数进行监控。

集注站设日本横河CS3000 DCS系统一套，由控制站、操作员站（含工程师站）组成。工程师站执行系统的组态/编程（离线、在线）、调试、修改、测试、装载和系统管理。操作员站与控制站通信，读取数据进行画面显示、控制操作、报警响应、报表打印等。控制器的主控单元、系统电源及通道电源、局域网均为冗余配置，一旦某个工作的控制器发生故障，系统应能自动地以无扰动方式，快速切换至与其冗余的控制器，并在操作站报警。DCS系统数据通过以太网（MODBUS TCP协议）与SCADA系统实时服务器进行通讯（见图1）。

①注气流程控制中的关键节点：压缩机控制。

主要包括：压缩机的压力、温度、转速、液位、油流、振动等参数进行监控，对机组的工作参数进行监测;超限时自动停机保护，对某些参数做简单的自动调节，以保证机组运行正常、安全可靠。

②采气流程控制中的关键节点：分离器液位控制

安装在各类分离器上液位控制器和气动调节阀联动控制分离器液位。当分离器上的液位达到检测浮子式液位开关的水平线时或液位计设定液位值时，仪表风气源将气动阀打开，将分离器内的积液排除。

（2）采用可靠的ESD系统对气库生产装置进行安全保护。

ESD系统采用日本横河ProSafe-RS系统，用于集注站及集配区装置紧急停车及安全联锁保护。储气库ESD系统安全级别达到了SIL2级，采用双重化模块冗余及容错技术组建，提高了ESD系统的可靠性、安全性，有效降低了储气库的生产过程风险。

ESD逻辑根据工艺流程划分为采气流程紧急停车逻辑、注气流程紧急停车逻辑、反输西二线流程紧急停车逻辑以及紧急工况越站流程停车逻辑。

3  结语

储气库是集注气、采气与一体的高度复杂的集生产和储集一体的重要场所，其科学管理需要智能化系统。H储气库是中国最大的储气库之一，H储气库在建设运行过程中，配套建成了先进的自动化控制系统和全覆盖的工业物联网系统。充分依托已建系统识别、采集、传递、输出的数据，建立“无人值守+中心控制”生产管理新模式，实现了人力资源的高度优化整合，建立“感知层、网络层、应用层”为核心的物联网系统。

参考文献

[1] 叶康林.地下天然气储气库信息化建设现状与探讨[J].信息系统工程，2019（7）：124-126.

[2] 闫怡飞，张胜跃，闫相祯.储气库注采井失效模式与风险评估技术[J].石油管材与仪器，2019，5（2）：8-12，25.

[3] 廖伟，郑强，张赟新，等.大型储气库库容评价及注采能力分析技术——以准噶尔盆地呼图壁储气库为例[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（8）：82-83.

[4] 刘国良，廖伟，张涛，等.呼图壁大型储气库扩容提采关键技术研究[J].中外能源，2019，24（4）：46-53.

[5] 张光华.中石化地下储气库建设现状及发展建议[J].天然气工业，2018，38（8）：112-118.