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冗余系统在油田开发工艺系统中应用的改进


  【摘 要】在油田开发的工艺系统的生产实践中,往往因为某一个部件(阀门)的损坏而导致整个系统无法使用,虽然现在现场多使用设备并联的方法来降低系统的失误率,这种方式虽然能提升整体的可靠性,但是其对单个系统功能的可靠性的依赖性很大。本文将探索冗余系统在油田开发工艺系统中应用的改进,提高单个系统功能的可靠性,从而进一步提高系统整体运行的可靠性。
  【关键词】冗余思想;油田开发;工艺
  一、冗余系统
  1.冗余系统的定义
  为增加系统的可靠性,而采取两套或两套以上相同、相对独立配置的设计。
  (1)冗余系统的优点
  1.以现有的系统为依托,不需要任何时间或科研投入,可以立即实现;
  2.配置、安装、使用简单,无需额外的培训、设计等;
  3.使用冗余系统,理论上来讲,系统的故障率可以接近为零。
  (2)冗余系统的缺点
  1.使用冗余系统就代表该系统臃肿,不简洁;
  2.投入成本巨大,需要购买额外的系统,以及增加该系统后的后期维护成本等;
  3.相互独立的配置之间会互相影响(尤其是依靠人的冗余系统),可靠性相对理论计算会大幅度下降。
  二、油田开发工艺系统现状
  在现在的油田开发工艺系统中,主要是通过并联的方式来实现。例如在输油系统中,并联使用两台加热炉、两个输油泵,在注水系统中安装多余的注水泵、并联双排注水阀组,安装旁通等。这样的方式确实能够在一台设备、一个系统出问题的时候保证整个生产系统的功能不受影响,但在现场实际使用中,还存在下列问题:
  1.在并联系统中,导致一个系统发生问题的因素也会导致另一个系统发生问题,最后导致整个系统失效。例如在输油过程中,原油中往往含有泥沙、垢等杂质,这些杂质会导致输油泵、输油管线的堵塞,在一台泵或管线发生问题后,另一套设备使用不久也会发生同样的问题。
  2.冗余系统设计覆盖面不够,仅用于大站大库的输油、注水的核心工艺环节,而水处理系统、站外输油注水管线、单井点、增压站等均使用单一的系统,一旦有一个出现问题,就会影响其他系统运行或一片区域。
  3.冗余系统设计简单,对单个系统的可靠性没有提升,单个系统所依赖的附件一旦出故障、保障系统之间不受影响的配件(如阀门、管线)的失效(损坏、泄漏)将导致整个系统运行不畅,必须停止运行才能排除故障。
  三、改进思路
  1.提高关键设备设施的可靠性
  冗余系统能够正常运行所依赖的,就是系统中的设备设施。如果一个系统出现故障的时候,另一个系统由于阀门的损坏而无法使用,那么整个系统将陷入瘫痪。提高关键设备设施的质量,做好维护保养,确保在关键的时候能够发挥作用,能够提高整个冗余系统可靠性。
  2.关键设备设施的冗余设置
  除了提高关键设备设施的可靠性,在一些设备设施标准要求低的地方增加关键设备设施的冗余设计,也是提高整个系统稳定性的有效方法。例如在锅炉加温系统的放空管线、泄压管线等部位,进行双阀门冗余设计,能够有效避免因小问题而影响整个系统的运行。
  3.注意非主体系统的冗余设计
  油田生产从原油开采到集输处理,是环环相扣的,除了主体大站大库外,还有很多小规模的生产系统和生产辅助系统。这些系统如果因为忽视而产生问题,就很有可能影响整个原油生产,因此对油井、锅炉加热,增压点集输等系统进行冗余设计,提高他们的稳定性是十分必要的。
  4.开发配套的设备设施
  冗余系统的理论设计容易,但是要实际应用还有许多困难。因为在冗余系统中,在一个系统发生问题时,如何保证在不影响另一个系统正常使用时对这个系统进行维修,例如一个注水冗余系统,如何在一个阀门出问题时,保证维修阀门的时候不会受到冗余系统管线内回水的影响。只有开发类似的设备设施,才能提高冗余系统的实用性與便捷性。
  四、结论
  冗余系统是整个系统稳定运行的重要保证。只有不断地完善冗余系统的理论体系,不断实践与改进冗余系统的应用缺陷,才能不断提高冗余系统在油田开发工艺系统中的应用价值,才能提高油田开发工艺系统的本质安全性。
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