专利名称：油气储运联合站模拟系统及方法
技术领域：
本发明涉及油气储运联合站模拟系统及方法。
背景技术：
油气储运连接着石油工业内部产、运、销的各个环节，其对从业人员的知识和技能的共性要求越来越多、适应性的要求也愈来愈强，操作人员一个小小的失误或不慎，有可能引发严重的质量事故或安全事故，为国家和人民带来重大的损失，因此油气储运从业人员的上岗知识培训和专业技能培训就显得十分重要，但由于几乎所有的油气储运现场和设施都分布在野外，不可能将培训放到现场进行，如果仅依靠常规的课堂教学或实验室操作，由于缺乏形象逼真、直观生动的辅助教学的手段和方式，不免陷入简单枯燥的尴尬局面，难以达到预期的效果。现有的油气储运联合站模拟系统都只能通过界面操作来仿真联合站的工艺流程， 沙盘上的设施是固定不可调节的，例如阀门的调节，只能在操作界面上选择“打开”或者“关闭”阀门，学员不能亲自动手去调节沙盘上的阀门，教学培训缺乏必要的真实感，进一步来说，因为沙盘上的设施不可以调节，仿真程序也就不能动态地反映操作的实际效果，培训同样难以实现预想的目的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种油气储运联合站模拟系统及方法，该系统和方法采用沙盘和动画等形式，直观、生动、逼真地模拟联合站的工艺流程，让学员具有身临其境的感觉，提高培训效果，降低培训成本。本发明的目的是通过以下技术方案实现的
油气储运联合站模拟系统，它包括沙盘、触摸屏和流程板，沙盘上设有油气储运设备以及连接储运设备的管道，储运设备的进出口管道中设置有控制阀和LED灯带，所述的储运设备按功能分布于井口区、计量区、加药区、三相分离区、原油脱水区、原油稳定区、污水处理区、天然气脱水区和原油外输区，其中，井口区包括至少一个油口，计量区包括分离计量器，加药区包括加药装置，三相分离区包括至少一具三相分离器，原油脱水区包括加热炉A、 加热炉B、沉降罐和电脱水器，原油稳定区包括换热器、加热炉C、稳定塔、冷凝器、压缩机、 轻烃罐和至少一具三相分离器，污水处理区包括污水罐、污水泵、水力旋流除油器、压力除油器、深床过滤器、双料过滤器、污油罐、污泥罐、清水泵和清水罐，天然气脱水区包括过滤分离器、甘醇罐、三甘醇脱水吸收塔、甘醇泵、反应塔、反应釜和换热器，原油外输区包括原油外输罐、加热炉D和外输泵，沙盘下设有PLC控制器，PLC控制器分别与沙盘上的控制阀和LED灯带以及与触摸屏内部的计算机连接，计算机与外部流程板连接。本发明所述的流程板为液晶显示屏。油气储运联合站模拟方法，它包括以下步骤
(1)设置一个用于模拟联合站工艺流程的沙盘、用于采集沙盘上管路状态的PLC控制器、用于控制PLC控制器的触摸屏和用于展示联合站工艺流程的流程板，沙盘上设有若干储运设备，储运设备用管道连接起来，在每个储运设备的进出口管道中分别设置有控制阀和LED灯带，PLC控制器通过采集控制阀状态及储运设备运行状态控制管道内LED灯带流向，以模拟进出口管道内流质的流动方向；
(2)触摸屏上运行一个联合站仿真程序，操作人员根据仿真程序的指示打开或关闭沙盘上的一个或多个控制阀，仿真程序实时采集管路状态的变化，同时根据管路状态的变化变换工艺流程并实时地将运行流程以动画的形式展现在流程板上。所述的仿真程序包括流程演示、流程操作步骤，其中，所述的流程演示包括正常生产流程、原油处理流程、污水处理流程、天然气处理流程和井口流程子步骤，所述的流程操作同样包括正常生产流程、原油处理流程、污水处理流程、天然气处理流程和井口流程子步马聚ο本发明的有益效果是以沙盘、动画等直观方法向学员演示出联合站的工艺流程， 学员在沙盘上的操作结果可以实时动态地反馈到流程板上，如操作错误系统会自动提示， 学员具有身临其境的感觉，大大提高了培训效果，降低了培训成本。
图1本发明的结构框2沙盘上结构框图
图3沙盘上储运设备结构示意4沙盘上储运设备结构的A向5计量流程的操作流程6三相分离器流程的操作流程7原油脱水流程的操作流程8原油稳定流程的操作流程9污水处理流程的操作流程10污水反洗流程的操作流程11天然气脱水流程的操作流程12井口正常生产流程的操作流程13井口双管生产流程的操作流程14井口热洗流程的操作流程图
图中，1-井口，2-计量分离器，3-药剂搅拌罐，4-三相分离器，5-加热炉A，6-沉降罐， 7-电脱水器，8-换热器，9-稳定塔，10-冷凝器，11-压缩机，12-轻烃罐，13-污水罐，14-污水泵，15-水力旋流除油器，16-压力除油器，17-深床过滤器，18-双料过滤器，19-污油罐， 20-污泥罐，21-清水泵，22-清水罐，23-过滤分离器，24-甘醇罐，25-三甘醇脱水吸收塔， 26-甘醇泵，27-反应塔，28-反应釜，29-换热器，30-原油外输罐，31-外输泵31，32-加热炉B，33-加热炉C，34-加热炉D，101-生产总阀，102-生产阀，103-回压阀，104-套管热洗阀，105-直通阀，106-掺水阀，107-封井阀，108-油压阀，109-套管测试阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步详细描述
如图1，油气储运联合站模拟系统，它包括沙盘、触摸屏和流程板，沙盘下设有PLC控制器，PLC控制器分别与沙盘和触摸屏内部的计算机连接，计算机与外部流程板连接，流程板为液晶显示屏。如图2、图3、图4所示，沙盘上设有油气储运设备以及连接储运设备的管道，储运设备的进出口管道中设置有控制阀，所述的储运设备按功能分布于井口区、计量区、加药区、三相分离区、原油脱水区、原油稳定区、污水处理区、天然气脱水区、原油外输区等9个分区，其中每个分区组成和功能如下
(1)井口区包括两个井口1，每个井口 1上都包括生产总阀101、生产阀102、回压阀 103、套管热洗阀104、直通阀105、掺水阀106、封井阀107、油压阀108和套管测试阀109，其作为两套油井；
(2)计量区包括一具计量分离器2，计量分离器2有三个出口分别为水出口、气出口和油出口，该区作用是将油井产出物油气水分离后分别计量；
(3)加药区包括一具药剂搅拌罐3，该区用于在生产过程中把添加药搅拌混合后，加压输送到需要的生产设备中；
(4)三相分离区包括两具卧式三相分离器4和一个离心泵，三相分离器4有三个出口分别为水出口、气出口和油出口，该区用于将井口产出物分离成油、水、气三部分；
(5)原油脱水区包括水套式加热炉A5和水套式加热炉B32、一台沉降罐6、一台电脱水器7和一个离心泵，沉降罐6有两个出口即水出口和油出口，电脱水器7有两个出口即水出口和油出口；
其中，水套式加热炉5和水套式加热炉32用于加热需要脱水的原油，让原油达到脱水设备需要的温度；沉降罐6是根据油、水密度不相同的原理，通过沉降后分离油、水的设备； 电脱水器7是将含水原油通过电场，使乳化颗粒破裂，达到进一步脱水的设备；
(6)原油稳定区包括一台大型换热器8、一台加热炉C33、一具闪蒸稳定塔9、一台冷凝器10、一台压缩机11、一台卧式三相分离器4和一个中型轻烃罐12 ；
其中，大型换热器8的作用是因为处理后的原油有较高温度，通过将进油和出油进行热交换来加热进油；该加热炉33的作用是将进油进一步加热到稳定设备要求的温度；稳定塔9的作用是将原油通过闪蒸后，把原油分为稳定原油和轻烃蒸汽；冷凝器10作用是将轻烃蒸汽冷却，得到轻烃和气态烃类；压缩机11作用是将轻烃蒸汽加压输送至冷凝器10 ；该卧式三相分离器4的作用是将轻烃和气态烃类进行分离；中型轻烃罐12的作用是储存分离得到的优质轻烃；
(7)污水处理区包括一个污水罐13、一台污水泵14、一台水力旋流除油器15、一台压力除油器16、一台深床过滤器17、一台双料过滤器18、一个污油罐19、一个污泥罐20、一台清水泵21、一个清水罐22和一个离心泵；
其中，污水罐13用来沉降站内产生的所有污水；污水泵14用来将污水罐13内污水加压送至污水处理设备；水力旋流除油器15是通过水力旋流作用将油、水、污泥分离；压力除油器16是通过加压作用，将油、水分离；深床过滤器17用来过滤水中的残余油；双料过滤器18用来过滤水中的残余油；污油罐19用来存放过滤出的污油；污泥罐20用来存放过滤出的污泥；清水泵21用来输送清水；清水罐22用来存放过滤后的清水；(8)天然气脱水区包括一台过滤分离器23、一个甘醇罐24、一具三甘醇脱水吸收塔 25、一台甘醇泵沈、一具反应塔27、一台卧式反应釜观和一台卧式换热器四；
其中，过滤分离器23用来过滤天然气中的杂质；甘醇罐M用来存放三甘醇；三甘醇脱水吸收塔25是使用贫三甘醇吸收天然气中的水；甘醇泵沈用来输送富甘醇；反应塔27和反应釜观用来将富甘醇加热脱水变为贫甘醇；换热器四是通过贫甘醇和富甘醇换热，使富甘醇加热；
(9)原油外输区包括一个原油外输罐30、一台加热炉D34和一台外输泵31；
其中，原油外输罐30用于存放联合站脱水稳定后的原油；该加热炉34用于加热外输的原油；外输泵31是将原油输送到下一场站。油气储运联合站模拟方法，它包括以下步骤
(1)设置一个用于模拟联合站工艺流程的沙盘、用于采集沙盘上管路状态的PLC控制器、用于控制PLC控制器的触摸屏和用于展示联合站工艺流程的流程板，沙盘上设有若干储运设备，储运设备用管道连接起来，在每个储运设备的进出口管道中分别设置有控制阀和LED灯带，PLC控制器通过采集控制阀状态及储运设备运行状态控制管道内LED灯带流向，以模拟进出口管道内流质的流动方向；
(2)触摸屏上运行一个联合站仿真程序，操作人员根据仿真程序的指示打开或关闭沙盘上的一个或多个控制阀，仿真程序实时采集管路状态的变化，同时根据管路状态的变化变换工艺流程并实时地将运行流程以动画的形式展现在流程板上。仿真程序包括流程演示、流程操作步骤，其中，流程演示包括正常生产流程、原油处理流程、污水处理流程、天然气处理流程和井口流程子步骤；流程操作同样包括正常生产流程、原油处理流程、污水处理流程、天然气处理流程和井口流程子步骤。流程演示和流程操作的区别在于流程演示只能演示工艺流程，演示过程中不受外部干预，是单向的，而流程操作则根据操作的实际情况展示工艺过程，是交互式的。原油处理流程
原油处理流程包括计量流程、三相分离器流程、原油脱水流程和原油稳定流程。计量流程如图5，其具体操作步骤如下
(1)确定所需测量的井口1 ；
(2)打开计量分离器2的来油阀；
(3)打开计量分离器2的气出口阀；
(4)打开计量分离器2的水出口阀；
(5)打开计量分离器2的油出口阀；
(6)打开该井口1到计量区的阀门；
(7)关闭该井口1的生产阀102;
(8)该井口1的来油进入计量系统稳定1小时后计量。三相分离器流程如图6，其具体操作步骤如下
(1)打开井口区的出口阀；
(2)打开加药区到三相分离区的阀门；
(3)打开药剂搅拌罐3的出口阀；
(4)打开三相分离区前端三相分离器4的油出口阀；(5)打开三相分离区前端三相分离器4的入口阀，等待该三相分离器4液面、压力缓慢上升；
(6)打开三相分离区前端三相分离器4的气出口阀；
(7)打开三相分离区前端三相分离器4的水出口阀；
(8)打开三相分离区后端三相分离器4的油出口阀；
(9)打开三相分离区后端三相分离器4的入口阀；
(10)打开三相分离区后端三相分离器4的气出口阀；
(11)打开三相分离区后端三相分离器4的水出口阀。原油脱水流程如图7，其具体操作步骤如下
(1)打开加热炉A5入口阀和出口阀；
(2)启动加热炉A5点亮触摸屏上对应“加热炉”的图案；
(3)打开沉降罐6的油出口阀；
(4)打开沉降罐6的入口阀；
(5)打开沉降罐6的水出口阀；
(6)打开加热炉B32的入口阀和出口阀；
(7)启动加热炉B32点亮触摸屏上对应“加热炉”的图案；
(8)打开电脱水器7的油出口阀；
(9)打开电脱水器7到加热炉B32的阀门；
(10)打开电脱水器7到污水区的阀门。原油稳定流程如图8，其具体操作步骤如下
(1)打开原油脱水区到热换器8的阀门；
(2)打开热换器8到加热炉C33的出口阀；
(3)打开加热炉C33的出口阀，原油进入稳定塔9；
(4)打开稳定塔9的油出口阀；
(5)打开稳定塔9的气出口阀；
(6)打开压缩机11的出口阀；
(7)打开冷凝器10的入口阀和出口阀；
(8)打开原油稳定区的三相分离器4的油出口阀，油进入轻烃罐；
(9)打开原油稳定区的三相分离器4的入口阀；
(10)打开原油稳定区的三相分离器4的气出口阀；
(11)打开原油稳定区的三相分离器4的水出口阀；
(12)打开原油稳定区到天然气脱水区的阀门；
(13)打开热换器8到原油外输区的阀门，油进入原油外输罐；
(14)启动压缩机11点亮触摸屏上对应“压缩机”的图案；
(15)启动加热炉C33点亮触摸屏上对应“加热炉”的图案。污水流程
污水流程包括污水处理流程和污水反洗流程。污水处理流程如图9，其具体操作步骤如下 (1)打开沉降罐13的水出口阀；(2)打开药剂搅拌罐3到水力旋流除油器15的阀门；
(3)打开离心泵14的出口阀；
(4)启动离心泵14点亮触摸屏上对应“离心泵”的图案；
(5)打开压力除油罐16的进口阀；
(6)打开深床过滤器17的入口阀和出口阀；
(7)打开双料过滤器18的入口阀和出口阀。污水反洗流程如图10，其具体操作步骤如下
(1)打开药剂搅拌罐3到清水泵21的阀门；
(2)启动清水泵21点亮触摸屏上对应“离心泵”的图案；
(3)打开双料过滤器18的入口阀和污泥出口阀；
(4)打开双料过滤器18的反冲洗控制阀；
(5)打开污泥罐20的入口阀；
(6)打开深床过滤器17的入口阀和污泥出口阀；
(7)打开深床过滤器17的反冲洗控制阀。天然气处理流程
天然气脱水流程如图11，其具体操作步骤如下
(1)打开天然气进入天然气脱水区的阀门；
(2)启动甘醇泵沈点亮触摸屏上对应“甘醇泵”的图案。井口流程
井口流程包括井口正常生产流程、井口双管生产流程和井口热洗流程。井口正常生产流程如图12，其具体操作步骤如下
(1)打开生产总阀101；
(2)打开生产阀102；
(3)打开回压阀103；
(4)打开掺水阀106(如不需渗水，则不打开)。井口双管生产流程如图13，其具体操作步骤如下
(1)打开生产总阀101；
(2)打开生产阀102；
(3)打开回压阀103；
(4)打开套管热洗阀104;
(5)打开直通阀105。井口热洗流程如图14，其具体操作步骤如下
(1)打开生产总阀101；
(2)打开生产阀102；
(3)打开回压阀103；
(4)打开套管热洗阀104。
权利要求
1.油气储运联合站模拟系统，其特征是它包括沙盘、触摸屏和流程板，沙盘上设有油气储运设备以及连接储运设备的管道，储运设备的进出口管道中设置有控制阀和LED灯带，所述的储运设备按功能分布于井口区、计量区、加药区、三相分离区、原油脱水区、原油稳定区、污水处理区、天然气脱水区和原油外输区，沙盘下设有PLC控制器，PLC控制器分别与沙盘上的控制阀和LED灯带以及与触摸屏内部的计算机连接，计算机与外部流程板连接。
2.根据权利要求1所述的油气储运联合站模拟系统，其特征是所述的流程板为液晶显示屏。
3.油气储运联合站模拟方法，其特征是它包括以下步骤(1)设置一个用于模拟联合站工艺流程的沙盘、用于采集沙盘上管路状态的PLC控制器、用于控制PLC控制器的触摸屏和用于展示联合站工艺流程的流程板，沙盘上设有若干储运设备，储运设备用管道连接起来，在每个储运设备的进出口管道中分别设置有控制阀和LED灯带，PLC控制器通过采集控制阀状态及储运设备运行状态控制管道内LED灯带流向，以模拟进出口管道内流质的流动方向；(2)触摸屏上运行一个联合站仿真程序，操作人员根据仿真程序的指示打开或关闭沙盘上的一个或多个控制阀，仿真程序实时采集管路状态的变化，同时根据管路状态的变化变换工艺流程并实时地将运行流程以动画的形式展现在流程板上。
4.根据权利要求3所述的油气储运联合站模拟方法，其特征是所述的仿真程序包括流程演示、流程操作步骤，其中，所述的流程演示包括正常生产流程、原油处理流程、污水处理流程、天然气处理流程和井口流程子步骤，所述的流程操作同样包括正常生产流程、原油处理流程、污水处理流程、天然气处理流程和井口流程子步骤。
全文摘要
本发明公开了一种油气储运联合站模拟系统及方法，它包括沙盘、触摸屏和流程板，沙盘上设有油气储运设备以及连接储运设备的管道，在储运设备的进出口管道中还设置有控制阀和LED灯带，沙盘下设有PLC控制器，PLC控制器分别与沙盘上的控制阀和LED灯带以及与触摸屏内部的计算机连接，计算机与外部流程板连接。本发明采用沙盘和动画等形式直观、生动、逼真地模拟联合站的工艺流程，学员在沙盘上所作的操作是否恰当也可以动态、实时和交互式地展示在流程板上，让学员具有身临其境的感觉，提高了培训效果，降低了培训成本。
文档编号G09B25/02GK102314794SQ201110083850
公开日2012年1月11日 申请日期2011年4月2日 优先权日2011年4月2日
发明者丁鹏, 周瑞东, 张静, 梅大成, 王世元, 胡卫东, 贾月乐, 郑巧, 陈利学, 龚捷 申请人:成都盛特石油装备模拟技术开发有限公司