海上油气田台风期间遥控生产系统的改造

彭可伟

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东 湛江 524057）

1 文昌油田群概况

文昌油田群位于南海北部海域珠江口盆地西部，距离湛江约274km，距海南文昌约148km。文昌油田群目前有9个在生产平台：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中心平台、文昌10-3水下井口，1艘FPSO（海洋石油116）处理终端。

文昌9-2/9-3气田所产天然气通过海底管线输往香港终端，所产凝析液通过文昌8-3B→文昌8-3A→文昌14-3A→海洋石油116海管轻质链路输往海洋石油116进行处理。

2 改造背景

文昌油田群所处海域，长期以来遭受台风天气的困扰。在台风期间，当八级大风前沿进入第三警戒线（红色警戒区）时，根据湛江分公司协调部以往的安排，将开始撤离除留守人员之外的其他人员，油田也将开展停产工作，停产完毕后留守人员乘直升机撤离油田现场。每次撤台和恢复都给油田造成72h的产量损失。而在一些低等级台风条件下（＜10级）或台风中心在远离油田位置经过时，现场实际仍具备生产条件，但是油田群设计之初没有考虑台风期间遥控生产，因此台风期间只好生产关停。

2014年～2018年台风关停总时间676.6h，台风中心区域经过油田必须停产的时间为238h，如采用台风遥控,可以至少避免436h的关停时间。如能够争取到这部分生产时间，将能有效提高油气田的生产时率。

3 可行性分析

目前海上气田普遍具备台风生产模式，国内尚无以FPSO为中心的油田远程遥控生产实施案例[1]，更无台风遥控生产的相关经验。

由于文昌14-3A一路海管所输送原油油品较好，在停输时不会发生凝管，因此文昌9-2/9-3平台、文昌8-3A平台、文昌8-3B平台以及海洋石油116具备台风期间遥控生产的能力。其中文昌9-2/9-3平台、海洋石油116油轮使用透平带载生产，文昌8-3B和文昌8-3A平台使用临时发电机带载生产。

海上油气田装置本身配置有中央控制系统，中控系统包括了基本的生产控制系统，生产关断系统和火气控制系统，基本具备对装置的全面监控。要实现台风遥控生产，油田设施只需在以下两个方面进行改造和完善：一是建立陆地远程控制中心和可靠的海陆控制通讯链路，实现陆地控制中心对海上现场的遥感遥测遥调[2]。二是根据遥控需求对海上设施进行适应性改造，实现人员撤离后在安全环保基础上延续生产和安全关停。

4 卫星通讯系统改造

目前文昌油田群的海上生产设施中，文昌9-2/9-3平台、文昌19-1A平台设置有卫星通讯系统。在台风遥控生产期间，平台的工控网信号传输将通过卫星系统与湛江基地遥控中心建立通讯联系。文昌9-2/9-3平台与文昌8-3B平台之间设置有微波通讯系统，海洋石油116和文昌19-1A平台、文昌8-3B和文昌8-3A平台之间设置有海底光纤通讯。

1）改造文昌9-2/9-3平台的卫星通讯系统。包括在室外卫星天线增加天线罩，以及增加一条对湛江基地的通讯路由，平台及湛江基地各新增一台卫星MODEM，用于中控数据传输[3]，并与原有的平台←→湛江基地的卫星通讯路由互为备份。

2）改造文昌19-1A平台的卫星通讯系统。包括更换BUC功放，原有MODEM需更换成与新BUC匹配的L波导MODEM，并增加1台卫星MODEM，另外对19-1A卫星系统增加UPS不间断供电，保证平台撤台后卫星通讯的正常使用，两条卫星通讯路由用于油轮中控数据传输，互为备份。

改造后的通讯路由有两路，一路为：文昌8-3A平台（光纤）←→文昌8-3B平台（微波）←→文昌9-2/9-3平台（卫星）←→湛江基地遥控中心。另一路为：海洋石油116油轮（光纤）←→文昌19-1A平台（卫星）←→湛江基地遥控中心。

5 生产公用系统适应性改造

5.1 工艺系统改造

1）文昌9-2/9-3井口至压缩机进口的生产设备均可实现远程遥控生产，而湿气压缩机、干气压缩机等无远程控制功能，需修改中控系统程序中与现场压缩机通讯权限，实现从中控操作站对压缩机进行操作。

2）文昌8-3B和8-3A平台工艺系统无需改造，只需将平台越站SDV阀手动强制打开。因临时发电机功率受限，两平台需优先关停部分高含水、功率大的井，退出脱水系统，降低平台生产电的负荷。经过海管水利核算，遥控生产期间，由于输液量降低，各平台的生产系统的压力低报警值需调整[4]。

3）海洋石油116油轮根据生产需求，需在轻质一级分离器油相出口改造管线直接进入油舱，旁通加热器、二级分离器。油轮的生产系统需在工艺条件改变后调节达到稳定后再撤离人员。

5.2 公用系统改造

1)增加临时发电机远程停机功能，增加临时机补油流程和远程加油功能，对启动蓄电池进行改造。

2)电气间、中控室增加温湿度监测功能，数据远传；电池间等危险房间增加压差监测报警功能，数据远传；主开关间、应急开关间、中控室、电池间暖通设备（空调、风机）增加远程启动功能。

3)增加透平机组远程停机功能，机组滑油冷却风扇配电改造、辅机盘供电改造及新增蓄电池的改造。

6 仪表控制系统的改造和优化

文昌油田群仪控系统包括过程控制系统(PCS)、应急关断系统(ESD)和火气监控系统(FGS)[5]。三套系统相互独立，在管理层侧共享人机界面和通信网络。仪控系统改造工作，主要是采集新增的生产数据和现场设备状态等信息，并将控制系统所有数据和信息通过海陆通信传输至陆地遥控中心进行监控，陆地遥控中心可对海上平台生产过程控制系统实行全功能性的遥测和限制功能的遥控。

6.1 遥控监控和操作改造

建立陆地遥控生产监控中心，通过在陆地监控中心设置各个平台远程操作电脑采用远程登录对应平台中控系统操作站的方式，遥控现场生产操作，实现工艺系统、公用系统提出的遥控要求。远程操作站增加ESD1、ESD2、ESD3软按钮，实现远程触发ESD-1、2、3级关断的功能。

6.2 通讯中断引发关停改造

在台风生产模式下，通过卫星通讯链路中断10min自动触发ESD-3级生产关停，延时10min后，文昌8-3A平台和文昌8-3B平台触发ESD-1级关停；文昌9-2/9-3平台和海洋石油116的透平后润滑开始，待透平后润滑结束，反馈信号至中控系统后，中控系统触发ESD-1级关停的逻辑。

为实现卫星通讯链路中断10min自动触发ESD-3级生产关停的功能，需在陆地搭建一套PCS小系统，通过这套系统CPU与平台ESD系统进行通讯，当检测到通讯中断后，平台ESD系统开始计时，10min内通讯恢复则计时清零，否则开始执行ESD-3级生产关停，延时后再自动触发ESD-1级弃平台关断[6]。

6.3 关断逻辑优化

为了保证文昌油田群轻质链路各平台的安全生产，需要对原来的生产关断逻辑进行优化。总体思路是：本平台一级关断信号、三级关断信号和临时机关停（失主电），只引起本平台相应关停，不给其他平台关停信号；本平台二级关断信号会引起上游平台三级关断。

总之，文昌油田群在实施通讯系统、仪控系统和生产公用系统的改造和优化后，在陆地遥控测试各项功能正常。本年度经历了1次避台。避台期间，文昌9-2/9-3平台和海洋石油116终端卫星通讯系统正常，遥控生产系统平稳，带来了一定的社会效益和经济效益。

1）社会效益方面，文昌9-2/9-3平台在台风期间给香港平稳供气，确保下游用户的正常用气。

2）经济效益方面，2020年台风避台时间共计2.5d，由于油田群确保遥控生产成功，多产天然气315×104m3，多产原油1997 m3。