邊際小型油田電力系統的技術改造

何 軍 四川職業技術學院

邊際小型油田電力系統的技術改造

何 軍 四川職業技術學院

針對錦州9—3 W邊際小型油田電力系統升級與改造需要，設計了一套滿足需求的電力系統，改造后的電力系統主要由調度中心、集控站和遠方站組成。電力系統由6個子系統構成，分別是UPS、變壓器、復合海纜、導航、小功率照明及動力配電盤和電源系統。對比原電力系統傳導設計方案，用一根新型復合海纜取代了原先的兩根海底電纜，海纜減少直接降低了施工用船數量以及施工周期，節省了人工操作以及施工船舶費用。由于小型無人值守平臺空間的局限性，將小功率照明動力配電盤以及干式變壓器放置在平臺上，大大降低了電氣設備間建設費用，在節省了平臺使用空間的同時，鋼結構材料的用量大大減少。系統改造后取得了良好的效果，為后續邊際小型油田電力系統的改造提供了借鑒模式以及技術支持。

邊際小型油田；電力系統；調度中心；集控站；復合海纜

1 現狀

邊遠小型油田錦州9—3W油田，建設了簡易無人井口平臺，主要是為改善原錦州9—3油田開采效果而建立，電力系統設備主要是來自于錦州9—3油田，利用電力系統創新技術，結合現有成熟技術應用，為邊際小型油田生產供電[1]。錦州9—3 W油田平臺上的電力系統，是依據該平臺實際用電需求而設計改造，主要通過對電力系統簡化改造，利用創新技術在錦州9—3油田DRPW平臺上，建立平臺電潛泵控制盤及變壓器，該平臺上3.3 kV/0.23 kV的降壓變壓器只有一臺，配備各種小功率照明配電盤，平臺上的電力設備主要是用動力復合海纜連接而成。

2 電力系統的改造

邊遠小型油田電力系統一旦出現故障，對油田生產會造成比較大的影響。受到當時系統設計的技術條件限制，主站系統的功能相對單一，只實現了基本的SCADA模塊和功率總加任務。以PDH微波和電力載波為主的油田電力系統，已經不能滿足高質量數據傳輸的要求，寬帶信息傳輸更是難以實現。隨著電力系統技術的不斷創新，原有電力系統與實際無人井口平臺的需求不符，原有舊系統運行狀態需要操作人員實時監督，必要時需要工作人員進行協調。而對電力系統的改造升級，可以實現電力系統運行的實時遙測、遙信，大大提高工作時效，實現了無人平臺電力系統安全運行的目的[2]。

針對邊際小型油田電力系統升級與改造需要，設計了一套滿足需求的電力系統，改造后的電力系統主要由調度中心、集控站和遠方站組成。電力系統由6個子系統構成，分別是UPS、變壓器、復合海纜、導航系統、小功率照明及動力配電盤和電源系統。

2.1 電力系統主結構

（1）調度中心。調度中心的主要功能是收集、處理、儲存、查閱、顯示電網運行參數。其高級應用功能包括人機界面和各種網絡分析功能，形象而生動化的顯示電力電網運行狀態，協助調度人員掌握電力系統運行狀況，以及電力運行數據記載；同時，為進行全網協調控制，配備有操作接口、輔助工具和管理界面。根據電力運行情況，為電力系統運行下達調度指令，維護和管理全網運行安全[3]。

（2）集控中心。集控中心的建立關鍵在于集控站位置及數目的選取，主要從組網、地理區域和集控站數量等三個方面來考慮。其中SCADA的功能包括電力運行系統信號數據遠程傳輸，以及對運行狀態參數進行實時監控，對運行數據庫維護及管理，具體包括收集RTU遙測及遙信數據，并對信號數據預處理，轉換通信信號數據形式，隨后將原始信號數據及預處理結果打包上傳調度中心。通過調度中心分析評估，下達遙控、遙調、調度命令，經由集控站—遠方站傳達下去，調度人員或者系統自動進行電力運行狀態的調整，維護好電網正常運行工作。另外，電力運行數據上傳調度中心的同時，運行數據也同時向供電公司及區調部門上傳。上傳調度中心的數據信號不僅包括遠方站監控圖像，而且還包括運行狀況的視音頻、寬帶多媒體信息，信息數據齊全；通過全新的光纖環網，可以實現集控站與主站系統之間高速通信聯系，有利于調度中心隨時掌握電力運行的狀態。

（3）遠方站以RTU為主體，與上層集控站連接。遠方站的主要功能有：實時采集一次設備運行參數，包括模擬量、狀態量及脈沖量等運行狀態參數，采集數據按指定規約，一并自動上傳至所屬集控站。電網正常運行過程中，遠方站將實時收集到的運行數據和多媒體數據上傳回集控站，再由集控站將信號數據上傳到調度中心，通過集控站中間橋梁，調度中心下達的指令傳給各遠方站，遠方站接收并執行操作命令。電網系統實時運行數據以及多媒體視頻圖像信息，通過不同的通道從“遠方站—集控站—調度中心”3層結構上傳回調度中心。

2.2 子系統組成

（1）UPS系統。不管是平臺的通訊，還是電力監控系統以及電力設備設施，都需要電力系統提供不間斷電源，一旦出現平臺主電源斷電的現象，應充分調動平臺間的聯絡機制，及時關掉邊際小型油田的生產開關?；诖?，在無人平臺上，特別制作了一套5 kVA的小型UPS，其具有小體積、便于操作和維護的特點，在主電源斷電的情況下，UPS系統可以為平臺聯絡通信以及生產系統緊急關斷提供半小時應急供電，為降低生產影響贏得了足夠多的處理時間。

（2）變壓器。海上平臺變壓器應用較多的是油浸式變壓器與干式變壓器。邊際小型油田平臺一般較小，在未安置變壓器室的情況下選取油浸式變壓器，這種變壓器的使用會增加操作、維護工作量；而采取干式變壓器，要考慮到海上煙霧、雨水、下雪等惡劣天氣的影響，因此，應設計防雨型的干式變壓器，防護等級IP56，以滿足在露天平臺上布置干式變壓器的要求，雙層百葉窗的設計結構，可以大大提高變壓器散熱功能。

（3）復合海纜。復合海纜在邊際小型油田平臺的使用非常重要，錦州9—3 W無人平臺使用的復合海纜為3×25 mm2規格，3.3/6 kV電壓等級，電源是通過復合海纜，經由錦州9—3油田DRPW平臺，為該無人平臺上的電潛泵、其他用電設備供應電能，維護設備用電正常運轉。

（4）導航系統。導航系統主要由5大部分組成，分別是太陽能電池板、導航燈4套、導航控制盤、副霧笛、主霧笛。小型油田平臺空間小，無人平臺上很少設置房間，因此在設計導航系統、導航控制盤及附屬設備（包括霧笛、導航燈）時，考慮到了外界惡劣的環境，設計的類型均為隔爆防雷型，為平臺主動力系統安全順利運行提供保障。

（5）小功率照明及動力配電盤。小型油田平臺空間小，平臺所處環境惡劣，一般設計小功率照明和動力配電盤柜類型為防爆防雷型，更好的為無人值守平臺提供照明，為導航以及儀表等子系統提供電力保障，有關動力配電盤內部元器件均設計為隔爆元件，安全可靠。

3 現場試驗

針對錦州9-3 W邊際小型油田無人平臺，對電力系統改造升級，這種簡易化的電力系統在平臺上的應用，取得了一定的經濟效益，具體情況如下：

（1）對比原電力系統傳導設計方案，用一根新型復合海纜取代了原先的兩根海底電纜，海纜減少直接降低了施工用船數量以及施工周期，節省了人工操作以及施工船舶費用。

（2）由于小型無人值守平臺空間的局限性，將小功率照明動力配電盤以及干式變壓器放置在平臺上，大大降低了電氣設備間建設費用，節省了平臺使用空間的同時，鋼結構材料的用量大大減少。

4 結語

隨著邊際小型油田開發的需要，建立新型無人值守平臺已經成為發展趨勢，它能有效地協助開發周邊油田，開采油田的資源；同時，對于維護邊際小型油田生產的供電系統提出了更高的要求，既要滿足平臺上生產設施用電需求，又要盡可能地降低投入資金，勢必需要對電力系統升級改造。改造后的電力系統在錦州9—3 W邊際油田平臺的使用，節約動力設備放置空間，大大減少了操作和維修工作量，生產成本有了顯著降低，無人平臺的設計理念得到突出顯現，為后續邊際小型油田電力系統的改造提供了借鑒模式以及技術支持，并取得了一定的經濟效益。

[1]吳世富．油田電力系統電網的優化設計[J]．油氣田地面工程，2014，33（5）：70-71．

[2]陳天翔，王寅仲，海世杰．電氣試驗[M]．北京：中國電力出版社，2010．

[3]揭福街．淺論電氣自動化在油田化工中的應用[J]．科技創新導報，2010，25（12）：63．

（欄目主持焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.4.026