[发明专利]海上采油平台自动控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及海上采油平台的计算机自动化控制技术领域，特别是能够达到海上采油平台采油过程的无人值守，由自动控制系统中的PLC控制器协调控制，按照海洋采油工艺流程自动完成采油过程，向油轮发出”收油”请求命令，通知油轮定点收集原油。当采油过程因故暂停或采油设备发生故障时，自动控制系统自动发出“采油过程因故暂停”或“采油设备故障”信号，通知前线指挥部派员上平台维修采油设备。

背景技术

海洋石油的勘探和钻采是石油资源发展的方向，国内外各大石油公司砸重金开发海洋石油资源。当海洋石油区块整体开发后，通常铺设海底输油管线来采油，而在试采阶段或区块相对分散时，海底管线输油方式成本高，一般采用油轮定点采油方式来收集原油。

现有的采油过程是工人乘船到各个采油平台上，进行人工采油，采油结束后通过无线电呼叫油轮来收集原油，导致采油成本高，生产效率低，并且工人工作环境恶劣。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题在于，提供一种海上采油平台自动控制系统及其控制方法，由自动控制系统中的PLC控制器19协调控制，按照海洋采油工艺流程自动完成采油过程，并通知油轮定点收集原油，达到海上采油平台采油过程的无人值守。

海上采油平台自动控制系统包括检测井口来油管线中原油压力的压力传感器4，加热井口来油的电加热器5，电加热器5内的温度由一体化温度传感器6检测，电加热器5出口管线中原油温度由一体化温度传感器7检测；用来进行油和气分离的油气分离器8，其上安装两只射频导纳物位开关来检测油气分离器8中原油的液位高低，其中液位计9是上限位、液位计10是下限位；

用来进行油和气二次分离的除油器11，其上也安装两只射频导纳物位开关来检测除油器11中原油的液位高低，其中液位计12是上限位、液位计13是下限位；

除油器11混合气体出口安装有智能旋进流量计14；

油气分离器8原油出口安装有双转子流量计17；

平台输油管线电动阀18选用能够实现平台输油管线与油轮的隔离的硬密封O型切断球阀；

PLC控制器19由高性能模块化PLC组成，其中包括电源模板23、CPU模板24、模拟量输入模板AI 25、数字量输入/输出模板DI/DO 26；海上采油平台自动控制系统装置的工作电源取自采油平台，为单相交流电源AC220V/50HZ，经过断路器21和变压器22保护、隔离后，连接到电源模板23，电源模板23将交流电变换为DC24V/5A的直流电，供PLC系统使用。

完成数据处理、逻辑处理和故障诊断功能的CPU模板24与触摸屏20之间通过PROFIBUS-DP总线连接，安装有无线通讯的接口；

模拟量输入模板AI 25采集采油过程中的压力、温度和流量等模拟量信号，模板有8个通道，可以电压信号输入，也可以电流信号输入；

数字量输入/输出模板DI/DO 26采集采油过程中设备的状态，并输出经程序处理的结果去驱动有关外围设备；

能够实时显示采油过程的工艺参数的触摸屏20，对采油过程进行人工干预；当有报警和故障事件发生时，自动弹出故障信息画面，画面中显示故障的代号、类型、引发本故障可能的原因、以及处理此故障的方法。

海上采油平台自动控制方法，其步骤为：

(1)对来自井下的原油在电加热器5中进行加热，加热到60℃时，输送到油气分离器8中进行油和气的分离，分离后的原油保留在油气分离器8中；

(2)分离后的油气混合物输送到除油器11中进行二次分离，原油保留在除油器11中，混合气体由流量计14计量后，流过阻火器15，输送到火炬头16燃烧放空；

当PLC控制器19检测到油气分离器8中的原油液位达到上限位9或除油器11中的原油液位达到上限位12时，停止采油过程，PLC控制器19控制井下安全阀1、地面主安全阀2和地面翼安全阀3关闭，切断电加热器5的加热电源，同时向油轮发出”收油”请求命令；

当油轮定点收集平台原油时，PLC控制器19打开平台输油管线电动阀18，实施输油，待PLC控制器19检测到油气分离器8和除油器11中原油液位均达到下限位10和下限位13时，自动关闭平台输油管线电动阀18，输油过程结束；

(3)接着PLC控制器19自动启动采油过程，重复上述过程。