油气田集气站数字化应急管理系统∗

王帅 张乃禄； 王萌 刘旭东 许磊

1西安石油大学石油工程学院2西安石油大学电子工程学院

油气田集气站数字化应急管理系统∗

王帅1张乃禄1；2王萌1刘旭东2许磊1

1西安石油大学石油工程学院2西安石油大学电子工程学院

针对苏里格气田集气站安全生产和数字化应急管理需求，以苏11—2集气站为对象，研究油气田集气站数字化应急管理系统。系统通过站内运行参数以及状态视频在线实时监控，整合数据信息，诊断危险等级，自动启动响应程序，集预警、准备、响应、恢复各应急环节一体化运行管理，实现集气站生产运行异常自动诊断和事故自动响应。实际运行表明，该系统实现了油气田集气站安全隐患有效控制和突发事件高效处置。

集气站；数字化；事故诊断；自动响应；应急管理

油气田集气站内管道纵横、容器密布、工艺复杂，生产和储运高温高压、易燃易爆天然气，具有潜在的重大危险，是油气生产的高危场所，集气站安全隐患与事故的预警和应急管理是生产管理重中之重。随着数字化技术的快速发展，油气田生产已实现数字化监控与优化管理[1]，集气站安全管理与事故应急救援面临新的要求，安全状态信息与工艺数据的整合、故障诊断、事故预警、应急处置、统一协调与及时有效管理是应急管理系统重点解决的问题[2]。结合苏里格气田苏11—2集气站工艺特点与应急救援流程，研究油气田集气站数字化应急管理系统架构，系统地监控生产过程数据和安全状态视频图像，进行危险等级诊断、应急自动响应与应急处置管理，以实现集气站安全隐患有效控制和突发事故高效处置。

1 集气站与安全应急管理流程

1.1 苏11-2集气站生产工艺

苏里格气田苏11—2集气站包括进站区、分离区、压缩区、闪蒸区，污水罐区和外输区六大生产区域，其生产工艺流程如图1所示，其中C1～C9为集气站生产过程主要工艺参数。

图1 苏11—2集气站生产工艺流程

1.2 安全应急管理流程

应急管理分为预警、准备、响应、恢复四个阶段，苏11—2集气站应急管理流程如图2所示。

图2 苏11—2集气站安全应急管理流程

2 数字化应急管理系统构架

集气站数字化应急管理系统的总体构架如图3所示。

（1）基础设施层。该层系统运行的软硬件支撑平台，硬件包括计算机网络、移动通信、监控服务器、管理服务器、支撑子系统、声光报警设备等，其中支撑子系统包括现场实时数据与状态视频采集系统、事故诊断与预警报警系统、应急自动响应调度系统、事后评估系统等；软件包括实时数据库、关系数据库、应用程序平台等。

（2）业务应用层。业务应用层的功能包括数据采集、视频监控、事故诊断、预警报警、应急演练、应急预案、自动响应、指挥调度、事后评估等。

（3）集中管理层。该层是系统运行的管理平台，包括集气站生产指挥中心与作业区。

图3 集气站数字化应急管理系统构架

3 系统运行

3.1 实时采集与监控

数据采集子系统利用OPC接口通信技术采集集气站实时生产工艺数据，数据后台运行归类，录入实时数据库，自动生成报表，可网络共享；视频采集子系统运用高清摄像机在线监控与抓拍图像，采用有线传输，将视频服务器输入的模拟信号数字化处理，以数字信号的模式传送至网络。

3.2 事故诊断

事故诊断子系统分析集气站运行状态参数与预定值偏离程度及状态视频图像特征，结合专家库、预案库等，依据预先设定的事故诊断标准[3]，自动诊断事故危险等级，进而启动相应预警、应急程序。事故诊断模型如图4所示，分为底层驱动、数据处理、人机界面模块，其中数据处理模块包括实时数据采集、视频库、数据库、专家库、预案库。

3.3 预警报警

预警报警子系统接收到诊断结果异常信息，即集气站生产运行状态参数超出预设限值或监控视频异常，集气站作业区和生产指挥中心声光报警器第一时间发出警报，同时通过手机告知平台，以图、表、文档等形式发送预警信息，形成预警报警过程记录，并导入应急自动响应与事后评估子系统。

图4 事故诊断模型

3.4 响应准备

3.4.1 制定应急预案

（1）判识集气站工艺、设备及站内外可能发生的事故，并进行影响范围和后果分析，评估现有应急能力与物资需求。

（2）编制应急预案，与集气站事故危险等级相结合，制定事故判识标准，并明确规定每位应急人员在紧急状况下的职责。

（3）建立数字化应急预案库，实施预案库动态管理，不断更新完善。

3.4.2 建立应急物资

（1）针对可能发生的事故与历史记录，制定相应物资储备、调用、购买目录，建立物资储备信息数据库，及时补充储备不足的物资，并纳入集气站日常管理，实现物资储备动态管理。

（2）优化应急物资配送体系和集成诊断子系统，依据事故诊断结果，明确事故应急物资需求，快速高效地整合储备物资，及时有效地配送到指定地点，重点地区重点安排，重要物资优先配送，有效配合应急响应[4]。

3.5 自动响应

手机告知平台是将应急响应子系统与智能手机集成，平时员工可实时查询站内生产数据和设备运转情况。当应急响应子系统收到事故预警信息后，通过手机告知平台向应急人员手机立即发送预警信息，应急人员手机会报警响铃，告知事故发生[5]。同时，依据诊断结果，系统自动给出预案中确定的应急人员资料，并通过此平台自动分配各专业人员应急救援任务及地点，并需有关员工回复，确保收到应急通知，在第一时间赶赴现场进行救援。

3.6 指挥调度与事后评估

指挥员按预先设定的应急流程下达处置指令，流程框图化显示，避免响应调度中主次颠倒和处置环节的遗漏，有序调动应急人员、物资到指定点，变被动为主动。现场指挥平台实时跟踪反馈，与集气站生产指挥中心进行双向数据通信，为加速事故的应急处置提供及时有效的数据信息。在所有抢险结束后，自动生成应急全程的数据信息和行动记录，对其评估分析，进而修订和改进预案，为日后事件预案提供决策依据。

4 系统特点

该系统具有以下特点：①数据自动采集与视频在线监控，实时监控集气站内外、工艺及设备的生产运行状况；②自动诊断与应急自动响应，使站场隐患与事故得到及时的预警、报警，保证预警与处置的充分衔接，使集气站事故得到及时的处置，大大降低事故的严重程度；③应急工作流的数字化和应急人员、物资调度的自动化，使紧张繁琐的应急管理工作变得简洁明了，提高了应急救援的效率。

5 结论

（1）针对油气田安全管理与事故应急的新要求，建立了数字化应急管理系统构架，将数字化技术应用于预警、准备、响应、恢复等应急环节，使其变成了一体化运行管理系统，各级应急人员在统一平台上协同工作，提高了集气站应急管理效率。

（2）系统实时采集集气站工艺、设备运行状态参数，集成站场状态视频在线监控，整合统计多方数据，诊断事故危险等级，自启响应程序，实现集气站运行异常自动诊断和事故自动响应，充分衔接应急管理工作的各环节。

（3）实现了集气站安全隐患的有效控制和突发事件的高效处置，保障了苏11—2集气站安全运营，提升了集气站管理水平，具有典型的应用示范作用。

[1]徐文龙，郭建春，单吉全，等．苏里格气田数字化应急管理的发展方向[J]．油气田地面工程，2011，30（9）：82-83．

[2]庞诚，张乃禄，贺安武，等．油田数字化井场建设与施工[J]．油气田地面工程，2011，30（11）：79-80．

[3]李峰，张超，张正辉．中国石油数字化应急预案系统研究[J]．中国安全生产科学技术，2013，9（9）：142-147．

[4]SteveHeckler，MelissaQuick．UsingDigitalOilfieldPrinciplesto EnhanceSafety[J]．SocietyofPetroleumEngineers，2012（3）：27-29．

[5]朱迅，韩兴刚，高玉龙，等．苏里格气田数字化应急指挥系统的研究与应用[J]．天然气工业，2012，32（5）：78-80．

（栏目主持 关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.021

基金论文：陕西省重大科技创新项目（2014ZKC(一）03-02）。