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自动化业务/ Automation business

煤层气解决方案

煤层气俗称“瓦斯”,其主要成分是CH4(甲烷),与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气,热值是通用煤的2-5倍,主要成分为甲烷。1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤,其热值与天然气相当,可以与天然气混输混用,而且燃烧后很洁净,几乎不产生任何废气,是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。煤层气空气浓度达到5%-16%时,遇明火就会爆炸,这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。煤层气直接排放到大气中,其温室效应约为二氧化碳的21倍,对生态环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气,煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到85%。煤层气的开发利用具有一举多得的功效:提高瓦斯事故防范水平,具有安全效应;有效减排温室气体,产生良好的环保效应;作为一种高效、洁净能源,商业化能产生巨大的经济效益。

我国煤层气资源丰富。据煤层气资源评价,我国埋深2000m以浅煤层气地质资源量约36万亿立方米,主要分布在华北和西北地区。其中,华北地区、西北地区、南方地区和东北地区赋存的煤层气地质资源量分别占全国煤层气地质资源总量的56.3%、28.1%、14.3%、1.3%。1000m以浅、1000~1500m和1500~2000m的煤层气地质资源量,分别占全国煤层气资源地质总量的38.8%、28.8%和32.4%。

结合煤层气田实际情况,根据减员增效、安全生产的原则,吸收国内其它油田成功经验,选用成熟、安全、可靠的自动化系统和设备,达到技术可靠、节省投资、方便生产,以适应油田人烟稀少、气候恶劣地区特点。保证煤层气田井、站安全、平稳运行,从监控、预测、预报、报警、事故分析与对策等方面建立安全体系。

煤层气系统结构

根据气田煤层气工程总体工艺流程及系统功能,本方案将数字化采集系统大致分为2层。

第1层为数据采集层,由RTU与一次仪表构成,完成现场原始数据的采集与预处理。根据设计需求还可以实现现场的数据存储,以保证通讯中断后数据的连续性。

第2层为数据监控层。这层即为集气站的站控系统软件平台,平台利用各种软件远程仿真现场,实现数据实时监控、实时报警、远程控制等功能。

气田SCADA系统两层结构图如下: 

 煤层气系统结构.png

通信系统作为SCADA系统安全、高效运行的基础支撑平台,其稳定性、可靠性将是影响SCADA系统至关重要的因素。通信系统设计应包括良好的网络规划、合理的系统结构设计、足够的信息带宽估计、安全经济的信道冗余、设备选型、通信软件设计等多方面工作。

根据煤层气田生产应用需求,为了选择合理、经济的通信方案,必须因地制宜,在充分考虑资金投入可能性的前提下,高度重视气田所处的环境和气候条件,这将是影响通信系统设计选型的重要因素。

由于煤层气田现场环境恶劣,因此煤层气田SCADA系统的通信系统和设备,首先必须具备卓越的温度性能和良好的稳定性和可靠性。其次,充分考虑地势变化、煤层气田井口分散情况、系统建成后将随时扩容等因素,因此在通信系统方案设计上,应考虑实际系统信道能否真正畅通,确保SCADA系统安全、高效运行。另外,从通信系统建设投入和周期上,应充分考虑到油田快速发展和投入回报的需要,应在兼顾适当投入和快速建设的前提下,确保通信系统建设与油田整体建设相适应,实现真正的高性能价格比。


  • 系统功能
  • 系统特点
  • 标准规范
  • 典型业绩

       根据气田煤层气工程设计,本设计方案将使煤层气数字化系统实现以下功能。

       采气井场:自动控制、自动计量、现场无人值守

        ■ 采气井场:各个井口的天然气流量采集;

        ■ 采气井场井场橇装计量装置:采集仪表数据如压力、温度、流量;

        ■ 采气井场井场橇装计量装置:多通阀自动选井、单井日产气量自动计量;

        ■ 采气井场井场橇装计量装置:单井产气量计量时,来气单井温度、压力信息的获取存储;

       采气井口:远程数据采集和启停井、现场无人值守

        ■ 采气井口:远程启停控制、变频调节;

        ■ 采气井口:三相电量、电功率、功率因数等电参数采集;

        ■ 采气井口:预留接口方便将来示功图采集、水量采集;已有仪表的采集;

       集气站:站内数据采集和自动控制,对下属采气井场的远程监控、自动计量和启停井

        ■ 集气站进站压力检测报警联锁关断出站电动阀;

        ■ 集气站进站温度检测;

        ■ 进站分离器液位高低检测报警联锁液相电动阀;

        ■ 集气站出站压力检测报警联锁关断出站电动阀;

        ■ 集气站天然气流量计量显示;

        ■ 结构先进,易于扩展,可多站协调工作,组建复杂系统

        ■ 模块化设计工业标准设计,DIN导轨安装结构,方便现场安装

        ■ 经济可靠、功能强大的通信接口,支持Modbus RTU/ASCII/TCP、DNP3(可选)等通信协议,具有RS232、RS485、Ethernet等通信接口

        ■ 高效的工程开发工具,符合IEC 61131-3标准,支持LD、FBD、IL、ST、SFC五种程序语言

        ■ 友好的人机界面

        ■ 功能强大的硬件系统,采用32位ARM处理器,嵌入式实时多任务操作系统(RTOS)

        ■ 先进的冗余/容错方式

        ■ 经济高效的RTU系统

        ■ 工作温度-40~+70℃,工作湿度5~95%RH,适应各种恶劣环境

        ■ 通过CE认证,达到EMC电磁兼容3级标准

        ■ QS9000质量管理体系

《油气田及管道仪表控制系统设计规范》;

SY/T0090-96 

《油气田及管道计算机控制系统设计规范》; 

SY/T0091-96 

《石油化工可燃气体和有毒气体监测报警设计规范》; 

SH3063-1999

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