紧急联锁关断系统在埕岛海洋采油平台中的应用选读.docx

紧急联锁关断系统在海洋采油平台中的应用1 前言胜利埕岛油田是拥有3座中心平台和90多座采油井组平台的大型滩海油田，采油平台完成采油、计量及加热等生产工艺流程，原油通过海底输油管道输送至中心平台进行油、气、水处理，最后输送至陆地。紧急联锁关断系统通过对油井生产集输关键参数（单井回压、外输干压、加热器温度、火灾报警、可燃气体报警等）的连续监视，检测其相对与预定安全条件的变化，当参数值超出安全限值时，系统会立即对相应生产设备实施关断，保障生产和集输的安全，使发生恶性事故的可能性降到最低。2 生产工艺流程采油平台井口来油靠井口压力流经计量流程或生产流程后，原油通过海底管线输送至中心平台进行简易的油气水处理，最后输送至陆地。如图1所示，采油平台工艺流程设备主要包括了井口采油树、计量流程中的计量电加热器和混输流程中的生产电加热器[1]。图1 采油平台生产工艺流程3 系统组成及特点3.1 系统组成3.1.1 SIS系统埕岛油田SCADA系统采用了“三级网络，两级控制”的架构，中心平台和陆地中心站均可以遥测遥控各采油平台，采油平台端的控制系统由过程控制系统（PCS）和安全控制系统（SIS）组成，其中SIS系统又由紧急关断系统（ESD）和火气系统（FGS）组成。ESD系统主要完成了对工艺生产参数的监控，包括干温、干压、加热器出口温度、井口回压等参数，并根据相应生产参数的变化实施对相应井口电潜泵、电加热器、紧急切断阀等设备的紧急停车。FGS系统主要完成对采油平台火灾报警信号、可燃气体报警信号的实时监控，并根据不同安全区域的火灾或可燃气体报警信号联锁关断井口电潜泵、井上井下安全阀和紧急切断阀等设备，并控制4种不同颜色平台状态灯的开启和熄灭。3.1.2 关键参数为保障采油平台稳定、安全的生产，根据工艺流程确定了影响工艺的重要生产参数[2]，如：为保障井口原油的正常外输，将单井回压、平台原油外输干压作为联锁关停油井的触发条件；将加热器出口温度作为联锁关停生产或计量加热器触发条件；将可燃气体或火灾报警作为联锁关断切断阀、电潜泵等设备的触发条件。将火灾、可燃气体检测的安全区域分为生活楼区、井口区、配电楼区、工艺区、修井区等区域，为避免可燃气体误报警，规定同一区域需两个以上可燃气体报警才会触发联锁关断。3.1.3 系统软硬件SIS系统硬件由Rockwell公司Conrtollogix系列PLC组成，CPU和通讯模块采用热备冗余配置，CPU槽架和IO机架之间采用冗余的ConrtolNet网络通讯，最大限度的保证系统的安全、正常、平稳运行。系统软件采用了Rockwell公司的RSlogix5000作为PLC的编程软件，通过梯形图及AOI功能块的使用，完成ESD和FGS的逻辑控制。HMI人机界面和数据库采用Honeywell公司的EPKS软件，通过HMIWeb Display Builder编写画面，通过Quick Builder编写数据库，完成人机界面的开发。3.2 系统特点（1）四级关断根据国内外油气田设计经验，结合海洋采油的实际情况，将紧急联锁关断等级分为四级：ESD-0：此级别关断为最高级别关断，所有设备全部停车，弃平台，并点亮弃平台状态灯，此关断为人工触发。ESD-1：此级别关断为全平台关断，点亮火灾状态灯，由火灾及人工确认触发。PSD：此级别关断为工艺设备关断，不泄压，只停工艺设备，由外输管线干压和可燃气体报警触发。USD：此级别关断为单元设备关断，为不影响整体工艺流程的单独设备停车，由单元设备参数触发。（2）仪表独立井口单井回压、原油外输干压等重要生产参数均设独立仪表，同一参数现场安装两块仪表，SIS系统和PCS系统仪表独立分开。（3）冗余SIS系统实现了CPU的热备冗余和输入输出模板I/O冗余，降低硬件、仪表回路故障所引发的误关断概率。4 关断设计方案4.1 ESD-0级关断此为弃平台关断，所有设备关停，泄压阀泄压，切断电源，给予最高级别警示。触发原因：不可预知自然灾害，经人工确认弃平台。关断输出：①触发ESD-1级别关断。②激活平台蓝色状态灯。③HMI报警。4.2 ESD-1级关断此关断为全平台关断，为避免事故发生或者避免事故损失更大，需要出触发级别关断，此级别关断平台所有设备，并油井井上井下泄压阀泄压，保证油井本质安全。与ESD-0级别不同在于指示灯颜色不同。触发原因：①ESD-0触发。②现场发生火灾、爆管等重大事故并经人工确认。 ③井口工艺区火灾报警。关断输出：①触发PSD关断。 ②激活平台红色状态灯。 ③关断所有油井井上井下安全阀。 ④HMI报警。4.3 PSD级关断此级别为工艺流程的关断，当工艺流程中某一参数发生变化时，引起相应流程设备的关断。本系统中外输管线干压超