调试电气部分培训资料-郝晓东

中海油海上油气田开发项目调试培训一、海上油气田生产的特点海上油气田的生产就是将海底油（气）藏中的原油或天然气开采出来，经过采集、油气水初步分离与加工，短期的储存，装船运输或经海管外输的过程。由于海上油气的生产是在海洋平台上或其它海上生产设施上进行，因而海上油气的生产与集输，有其自身的特点。1．海上生产设施应适应恶劣的海况和海洋环境的要求海上平台要经受各种恶劣气候和风浪的袭击，经受海水的腐蚀，经受地震的危害。为了确保海洋平台的安全和可靠地工作，因此对海上生产设施的设计和建造提出了严格的要求。2．满足安全生产的要求由于海上采出的油气是易燃易爆的危险品，各种生产作业频繁，发生事故的可能性大。同时受平台空间的限制，油气处理设施、电气设施、人员住房可能集中在同一平台上，因此对平台的安全生产提出了极为严格的要求。安全系统包括：火气探测与报警、紧急关断、消防、救生与逃生。海上生产设施的安全系统以自动为主，手动为辅。3．海上生产应满足海洋环境保护的要求油气生产过程对海洋的污染：一是正常作业情况下，油田生产污水以及其它污水的排放；二是各种海洋石油生产作业事故造成的原油泄漏。因此，海上油气生产设施应设置污水处理设备，使之达标排放，还应备有原油泄漏的处理设施。4．平台上的设备更紧凑、自动化程度更高由于平台规模大小决定了投资的多少，因此要求平台上的设备尺寸要小，效率高，布局要紧凑。由于平台上操作人员少，因而要求设备的自动化程度高，一般都设置中央控制系统，来对海上油气集输和公用设施运行进行集中监控。5．要有可靠、完善的生产生活供应系统海上生产设施远离陆地，从几十公里到上百公里不等，因此必须建立一套完善的供应系统。6.独立的发电/配电系统海上生活设施的电气系统不同于陆上油田所采用的电网供电方式，海上油田一般采用平台自发电集中供电的形式。一般情况下，海上平台利用燃气透平驱动发电机发电，并通过配电盘将电源送到各个用电场所，平台群中平台间的供电是通过海底电缆实现的。发电机组的台数和容量应能保证其中最大容量的一台发电机损坏或停止工作时，仍能保证对生产作业和生活用的电气设备供电。除主发电机外，有些平台还设置备用发电机组，以满足连续生产的需要。为确保生产和生活的安全，平台上设有独立的应急电源，应急电源包括：应急发电机、蓄电池组和交流不间断电源（UPS）。应急发电机设置的作用是，当主发电机出现故障或发生应急关断时，满足消防、应急照明等设备的需求。应急发电机应在主电源失效的情况下，确保45S之内自动启动和供电，供电时间为18h。7.可靠的通讯系统是海上生产和安全的保证通讯系统对于海上安全生产是必不可少的，它的主要任务是在油田生产过程中，保证台与外界、平台与平台之间以及平台内部能够进行有效地、可靠地通讯联系，使海上生产安全有效地运行。同时，为避免过往船只对平台的碰撞，平台上设置了雾笛导航系统，当海上有雾时，雾笛鸣响；当夜晚降临时，航行灯向周围海域平射出光束，表示出平台的位置和大小。二、海上油气集输系统1.油气的开采和汇集海上油气的开采方式与陆上基本相同，分为自喷和人工举升两种。目前国内海上常用人工举升方式为电潜泵采油。由于电潜泵井需进行检泵作业，因此平台上需设置可移动式修井机进行修井作业，或用自升式钻井船进行修井。采出的井液经采油树输送到管汇中，管汇分为生产管汇和测试管汇。测试管汇分别将每口井的产出井液输送到计量分离器中进行分离并计量。一般情况下，在计量分离器中进行气液两相分离，分出的天然气和液体分别进行计量。液相采用油水分析仪测量含水率，从而测算出单井油气水产量。生产管汇是将每口油井的液体汇集起来，并输送到油气分离系统中去。2.油气处理系统从生产管汇汇集的井液输送至三相分离器中，三相分离器将油、气、水进行初步分离。分离出的原油因还含有乳化水，往往需要进入电脱水器进一步破乳、脱水，才能使处理后的原油达到合格的外输要求。分离出的原油如果含盐量比较高，会对炼厂加工带来危害，影响原油的售价，因此有些油田还要增加脱盐设备进行脱盐处理。为了将原油中的轻烃组分脱离出来，降低原油在储存和运输过程中的蒸发损耗，需要进行原油稳定，海上油田原油稳定的方法采用级次分离工艺，最多级数不超过三级。分离器分离出的天然气进入燃料气系统中，燃料气系统将天然气脱水后分配到各个户。平台上的用户一般为：燃气透平发电机、热介质加热炉等。对于某些油田来说，天然气经压缩可供注气使用。低压天然气可以作为密封气使用。多余的天然气可通过火炬臂上的火炬头烧掉。分离器分离出的含油污水进入含油污水处理系统中进行处理。3.水处理系统水处理系统包括含油污水处理系统和注水系统。常规的含油污水处理流程为：从分离器分离出来的含油污水首先进入斜板隔油器中进行油水分离，然后进入气浮选器进行分离，如果二级处理后仍达不到规定的含油指标时，可增设砂滤器进行三级处理，处理合格后的污水排海。注水系统从注水的来源不同而分为三类：注海水、注地层水和污水回注。海水注水系统是海洋石油生产的一大特色。海水通过海水提升泵抽到平台甲板上，经粗、细过滤器过滤掉悬浮固体，再进入脱氧塔中脱去海水中的氧，脱氧后的海水经增压泵，注水泵注入到地层中去。水源井注水是从采水地层，利用深井泵将地层水抽出，经粗、细过滤器滤掉悬浮颗粒达要求后，经注水泵将地层水注入到油层中。三、海上油气田生产辅助系统海上油气田生产辅助设施有别于陆上油气田，考虑到海上设施远离陆地，海上运输的困难，需要设置相应生产辅助系统。海上生产辅助系统包括：(1)安全系统；(2)中央控制系统；(3)发电/配电系统；(4)仪表气／供用气系统；(5)柴油、海水和淡水系统；(6)供热系统；(7)空调与通风系统；(8)起重设备；(9)生活住房系统；(10)排放系统；(11)放空系统；(12)通信系统；(13)化学药剂系统。四、海上油气田生产设施平台可以是一个多层甲板组成的结构，也可以是单层甲板组成的结构，视平台规模大小而定。如钻井区域的模块可称为钻井模块；采油生产处理区称为生产模块；机械动力区可称为动力模块；生活区称为生活模块等。1．海上钢质固定平台用途分类由于油气处理设施的设置不同，用途各异，钢质固定平台的类型也不同。一般情况下，钢制固定平台按其用途可分为：井口平台、生产处理平台、储罐平台等。(1)井口平台：常规井口平台上安装有一定数量的采油树，井液经采油树采出后，通过单井计量系统计量，用海底管线输送到中心处理平台或其它生产处理设施上进行处理。井口平台上还设有必要的工艺设备及支持系统和公用系统。一般情况下，其动力和控制由中心平台提供。某些井口平台由于生产操作的需要还设有生活楼。生活楼包括住房、办公室、通信室、娱乐室、厨房等。(2)生产处理平台：生产平台亦称中心平台，它集原油生产处理系统、工艺辅助系统、公用系统、动力系统及生活楼于一体。生产平台具有将各井口平台的来液进行加工处理的能力，也要有向各井口平台提供动力以及监控井口平台生产操作的功能。生产平台按用途可分为：常规生产平台；生产、生活、动力平台；钻井、生产、生活、动力平台以及生活、动力平台等。生产平台汇集了各井口平台的来液后，经三相分离器将来液的油、气、水进行分离。原油在原油处理系统中经脱水达到成品油要求后输送到储油平台或其它储油设施中储存；三相分离器分离出的天然气经气液分离、压缩等一系列处理后供发电机、气举和加热炉等用户使用，多余的天然气进火炬系统烧掉；分离器分离出的含油污水进入含油污水处理系统进行处理，合格的含油污水排海或回注地层。2.浮式生产系统典型的浮式生产系统是指利用改装（或专建的）半潜式钻井平台、张力腿平台、自升式平台或油轮放置采油设备、生产和处理设备以及储油设施的生产系统。浮式生产系统最大的特点就是可实现油田的全海式开发。由于其可重复使用，因此被广泛用于早期生产、延长测试和边际油田的开发过程中。我国大部分海上油田都采用浮式生产系统。浮式生产系统分为：①以油轮为主体的浮式生产系统；②以半潜式钻井船为主体的浮式生产系统；③以自升式钻井船为主体的浮式生产系统；④以张力腿平台为主体的浮式生产系统。①以油轮为主体的浮式生产系统以油轮为主体的浮式生产系统分为浮式生产储油装置（FPSO）和浮式储油装置（FSO）两种。FPSO是把生产分离设备、注水（气）设备、公用设备以及生活设施等安装在一艘具有储油和卸油功能的油轮上。油气通过海底管线输到单点后，经单点上的油气通道通过软管输到油轮（FPSO）上，FPSO上的油气处理设施将油、气、水进行分离处理。分离出的合格原油储存在FPSO上的油舱内，计量标定后用经穿梭油轮运走。FSO也是具有储油和卸油功能的油轮，但它没有生产分离设备以及公用设备，通过海管汇集来的合格原油直接储存到FSO的油舱中，由于没有油气生产设备，可直接将旧油轮稍加改装就可以成为FSO，相对于FPSO来说，FSO建造工期短。五、海上油气田开发项目调试分类海上油气田调试由四个专业构成，分别为：工艺、机械、电气、仪表。工艺部分：原油生产处理系统、燃气系统、热介质系统、海水系统、淡水系统、柴油系统、消防系统、化学注入系统、开排系统、闭排系统、HVAC系统等。机械部分：包括主发电机、应急发电机、吊机、热介质锅炉、空压机、燃气压缩机、火炬点火头、离心泵、柱塞泵、螺杆泵、化学注入橇、常低压容器、生产分离器、生产加热器，计量加热器，清管球发射器、各种等。电气部分：包括高压配电盘、中压配电盘、低压配电盘、高压变压器、中压变压器、低压变压器、UPS、照明配电盘、伴热配电盘、蓄电电池组、导航盘、导航灯、障碍灯、雾笛、现场电机、现场伴热带、照明灯具/插座等。仪表部分：中控系统和井口控制盘。中控系统由ESD系统、FGS系统、PCS系统共同组成，通过现场检测仪器/装置采集信号传至各个系统控制系统。井口控制盘用于井口安全阀的控制，对现场进行及时的操控以避免事故的发生。5.1电气部分5.1.1电力系统概述电力系统是海洋石油平台的心脏，它发出的电能供全船用电设备使用，是平台安全和正常生产的前提和基础。一般情况下，海上采油平台都配备有主电源和应急电源，以满足不同用电设备对电源在供电时间上的不同要求。主电源在正常生产时为平台所有用电设备提供电能，而应急电源只是在平台黑启动时为透平附机提供电源和应急状态下为一些安全设备提供电源，因此主电站的发电机组一般选用功率较大的燃气轮机发电机组或柴油发电机组，而应急电源一般都选用启动迅速的柴油发电机组。5.1.2发电海上采油气平台，因远离陆地，通常采用电力系统具有独立性和特殊性。多选用柴油发电机组或燃气轮机发电机组。采用双燃料发电机组是海洋采油电力系统的又一特点。海洋采油电力系统远离陆地，不利于燃料运输，平台面积狭小，不便于存储大量燃料，这都影响发电机组的燃料供应。我公司在2009年调试项目中BZ28-2SCEP和BZ13-1WHPB主发电机为SOLAR燃气透平发电机组，及BZ19-4WHPA/WHPB应急发电机为康明斯的应急柴油发电机。5.1.3配电在海洋采油电力系统中，电源发出的电能需要进行集中控制，然后再将电能及其信号通过分布整个采油系统的电缆和电线，分配给各用电设备使用。这种对电能进行集中控制和分配的装置称为配电装置，传输电能和信号的电缆和电线构成的整个传输电路称为海洋采油电力系统的电网。⑴线制的选择中华人民共和国规定，钢质海船和海洋平台的电力系统必须选用三相三线中性点不接地系统。其特点是发电机或变压器在三相三个绕组接成星形或三角形时，其中性点不引出线，电源的任何一点也不接地。在中线接地系统中，站在甲板上的人和电源中性点是连接在一起的，其电阻值很低，如果人不小心碰到电源时，电源、中性线和人体就组成了一个回路，造成触电事故。但在中性点不接地系统中，由于中性点不接地，即使人碰到了电源，也不能形成回路，无法形成通过人体的电流。所以中性点不接地系统对人体遭受电击的危害性相对小一些，其缺点是在不正常运行过程中产生的过电压比接地系统的大，有可能造成设备的绝缘击穿，对电气设备的运行安全不利。因此要求不接地系统中的电气设备要选用较好的绝缘材料、较大的绝缘距离和具