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第1期
胡冬，郝蕴，王春升，刘云，衣华磊
（中海油研究总院， 北京 100028）
路灯
远程控制系统
[摘 要] 为实现南海高凝原油油田的经济开发，进行了无人平台工艺方案设计与研究，简化了平台工艺流程。针对油田高凝原油的特点，研究了无人平台的远程操作与远程置换。对无人平台公用系统设置进行了比选研究分析。在海上油气生产平台无人化、数字化、智能化的大趋势下，本文的研究对今后海上无人井口平台的设计可提供一定参考和借鉴。[关键词] 无人井口平台；高凝原油；工艺方案；远程控制；智能化系统 作者简介：胡冬（1989—），男，湖北仙桃人，硕士研究生，在
中海油研究总院从事海洋石油工艺设计工作。
水力冲洗门图1 A平台工艺流程示意图
1 引言弧面凸轮
根据《海上无人驻守井口平台设计规定》[1]
：无人驻守井口平台为“正常生产时无人驻守，通过远程监控实现无人操作，在巡检检修、钻修井、应急处置、访问调查等情况下允许人员登临的海上油气生产井口平台”。采用无人井口平台开发的模式可以降低海上油气田的开发工程投资和海上油气田的全生命周期操作运营成本，延长油气生产的经济年限。无人井口平台通过提高自动化与智能化水平，大幅减少了生产操作人员现场操作的工作量，生产人员不用长期驻守海上，减少了人员安全事故的风险。海上无人平台主要以简易井口平台为主，平台的生产井数较少，平
台上的工艺较为简单，无人平台的生产操作主要
通过生产操作人员在周边依托平台远程遥控实现。
2 工程实例分析2.1 平台工艺流程介绍
南海某边际油田新建一座无人井口平台（以下简称A 平台），平台共9口油井，井口物流经多路阀汇合后，利用电潜泵的压力通过海底管道输送至依托平台（以下简称B 平台）进行处理。为了满足原油输送要求，平台设置有加热器，投产初期井口温度较低时，该加热器可用于井口物流加热。生产所需化学药剂通过脐带缆从B 平台输送至A 平台。由于该油田油品凝点较高，在生产长时间关停后，需对海底管道进行置换以防止凝管，平台设置海水置换泵。A 平台工艺流程示意图见图1。
2.2 平台工艺方案设计分析
A 平台的设计按照自持周期30天考虑，即生产操作人员一个月登平台巡检一次。
（1）工艺流程远程操作
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石油和化工设备
2021年第24卷表1 化学药剂系统设置比选结果
为实现正常生产期间无人化操作，流程上的设备，如生产加热器、开排泵、闭排泵等设计为远程启停功能，以实现远程正产生产操控。在A平台工艺流程设计中，采油树油嘴选用远程可调油嘴，单井计量采用“多路阀+多相流量计”的模式实现远程倒井计量。
该油田原油凝点较高，在设计上考虑了平台避台风、长期关停后海管远程置换，在海管置换时，考虑注入海管批处理剂，以防止避台风、长期关停等情况下海水对海管的腐蚀。对于油井在避台风、长期关停等情况下，需对井筒进行远程挤柴油作业，防止井筒中原油凝固，在设计上考虑利用柴油对井筒进行远程置换。流程上的置换泵、井用泵设计为远程启停功能，流程上的阀门也考虑远程控制。
（2）远程控制要求
为实现海底管道的远程置换，海管入口SDV 具备远程复位功能。井筒置换、置换泵流程上的阀门选用电动执行机构实现远程控制。A平台的仪表控制系统除实现就地控制外，可向油气田远程控制中心（B平台）实时传输平台各类设备的温度、压力、液位、流量、运行状态等数据以及必要的视频数据，同时可接受B平台的遥控、遥调，并具备一定的远程复位或远程复产功能。
（3）化学药剂系统设置
由于正常生产期间，A平台需要连续注入防腐剂和防垢剂，间歇注入杀菌剂，在海管置换时注入管道批
处理剂以防止海水对海管造成的腐蚀。由于A平台正常生产时的液量较大，如果在A 平台设置化学药剂系统，按照30天的自持周期考虑，需设置化学药剂罐较大，增加了平台的甲板面积，造成投资增大。根据化学药剂补充时间、药剂补充罐吊装时间以及操作人员上下平台及准备时间，每次化学药剂的补充无法在一天之内完成，由于操作人员无法在平台住宿，这将导致操作人员利用直升机多次往返平台造成的操作成本增加。考虑到南海海域海况较为恶劣，这将给化学药剂的补充带来一定的挑战。
序号名称
在A平台上设计化学药剂系统
脐带缆方案补充罐为2方补充罐为5方
（自持30天）（自持30天）
一开发投资（万元）705073507363开发投资变化（万元）0300313收益率变化（%）0%-0.09%-0.10%二平均每年直升飞机费（万元）3652430操作费变化（万元）3652430收益率变化0.0%0.17%0.53%三收益率合计变化0.0%0.08%0.43%
经过比选分析，最终选择利用脐带缆从B平台输送化学药剂至A平台的方案。脐带缆方案虽然投资高，但作业费低，经济效益优于本平台设置化学药剂罐方案；采用脐带缆方案，减少了无人平台化学药剂
注入泵等动设备的设置，增加了操作的可靠性。
（4）柴油系统设置
南海环境条件较为恶劣，如果在台风期间停产，需考虑柴油进行井筒置换。南海无人井口平台柴油系统的设置与否，要充分考虑无人平台是否有柴油用户。对于油品凝点较高的油田，要考虑井筒置换以及应急机的柴油消耗。可以考虑将柴油储存于吊机腿之中，从而节省甲板面积。
（5）开排系统设置
南海海域的小时降雨量较大，如果按照常规设计，将会使开排罐的尺寸很大，这不利于无人平台的设计。为此，无人平台开排系统的设计，可以考虑将无人平台非危险区的甲板雨水直接排海，只有在非危险区的设备进行检修和清洗时才考虑进入开排罐。危险区的甲板地漏和撬内雨水前15分钟进入开排系统，15分钟后也可以直接排海。
（6）闭排系统设置
闭排罐用于设备检修时，接收发球筒、电加
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第1期 热器、多路阀、多相流量计内的带压液体以及电加热器、发球筒的火灾PSV 泄放。由于无人平台在设计上简化了工艺，主工艺流程在设计上采用全压设计，从而避免了工艺管线堵塞导致大量生产流体泄放至闭排系统的工况，从而可以优化闭排罐的尺寸。
（7）智能化系统研究
针对无人平台生产工艺流程进行了油气生产工艺一体化“数字孪生”系统的研究，基于实时在线的油气生产工艺一体化“数字孪生”系统，可增强生产人员对生产工艺系统内部的关联和对动态的理解，了解生产瓶颈，科学指导生产，确保生产稳定、安全高效，减少平台因生产参数波动造成的停产次数。
此外，针对油井的电潜泵、平台动设备等开展了故障诊断与优化分析研究，这些智能化系统的应用可预防并预警油田生产运行过程中面临的风险，从而保障油气田的生产时率。3 结论与建议
（1）对于无人井口平台应尽量简化工艺流程及公用系统的设置，主工艺流程宜采用全压设
计、宜选用远程可调节油嘴，建议采用多路阀和多相流量计实现单井远程倒井计量。
（2）化学药剂系统的设置应满足无人平台自持周期的要求。对于无人平台化学药剂系统的设置，应进行综合比选确定较为经济的化学药剂系统设置方式。
（3）对于高凝、高黏原油的无人井口平台，应关注平台停产后井筒置换、出油管线置换和海底管线置换，置换应具备远程控制功能且具备高可靠性。
（4）对于无人平台可以进行智能化系统的研究与应用，通过智能化系统对生产流程、设备等可能出现的故障进行预判，实现远程辅助决策支持，保障油田的生产时率。
◆参考文献
加热平台[1] GB/T 150.3-2011，压力容器 第3部分：设计[S].
[2] 桑如苞，高洁，冯清晓. Waters 法兰设计方法的进展与评述[J].石油化工设备技术，2014，35(1)：1-2.
收稿日期：2020-09-02；修回日期：2020-11-19机器人 单片机
大优先考虑增加法兰锥颈高度；
(3)当所有应力计算值合格后，再调整法兰厚度和锥颈高度至两者相近，使得各项应力值接近满应力值。
（上接34页）
微型拉曼光谱仪[3] 谢育辉，艾波，任相军，等. Waters 法兰设计方法分析与建议[J].石油化工设备技术，2015，36(6)：6-10.
[4] 李世玉. 压力容器设计工程师培训教程[M].北京：新华出版社，2019.
[5] 戚国胜，段瑞. 压力容器工程师设计指南[M].北京：中国石化出版社，2018.
[6] 王心明. 工程压力容器设计与计算[M].北京：国防工业出版社，2011.
[7] NB/T 47023-2012，长颈对焊法兰[S].
◆参考文献
[1] Q/HS3024-2019，海上无人驻守井口平台设计规定[S].[2] 黄喆，李培扬，等. 绥中36-1J 区无人驻守井口平台设计[J].中国海上油气（工程），1998，10(6)：1-6. 收稿日期：2020-08-10；修回日期：2020-11-16
胡冬等 南海无人井口平台工艺方案研究
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