海洋石油平台仪表设计手册1

第四篇海上油气田仪电信系统设计

第十一章海上油气田仪控系统设计总则

第一节海上油气田仪控系统的组成

仪表控制系统是海上油气田开发工程中的关键环节之一，它是海上油气田各种开发设施的大脑和安全卫士，仪表控制系统一方面连续检测和控制海上油气田各种生产、公用设备的正常运行，另一方面又对各种意外事故进行时时监测，一旦出现意外问题，第一时间进行报警并经过系统逻辑自动地处理控制，以便将不安全的因素控制在最小的范围内，从而保障海上油气田的生产安全，确保人员、设施的安全。只有仪表控制系统发挥良好的功能才能保障海上油气田得以顺利的开发。

随着现代仪表控制技术的高速发展，目前我国的海上油气田仪表控制系统大多采用集中监视管理、分散控制的方式进行，自动化程度是非常高的。

通常情况下，海上油气田仪控系统由以下主要的几大部分组成：

•过程控制系统PCS（PROCESS CONTROL SYSTEM）；

包括中央控制室内的控制集成网络、人机接口设备、对外通信接口等等；

•紧急关断系统ESD（EMERGENCY SHUTDOWN SYSTEM）；

•火灾和可燃气探测控制系统F&GS(FIRE AND GAS CONTROL SYSTEM)；

•各类大型专用设备所自带的现场就地控制盘（LCP）；

•井口控制盘（WELLHEAD CONTROL PANEL—WCP）；

•各类现场检测仪表和控制仪表；

•必要的原油或天然气外输计量系统；

通过对它们进行有机的设计，从而集成在一起，构成了海上油气田功能完整而强大的仪控系统。

1．过程控制系统（PCS）

过程控制系统（PCS）主要是完成对海上油气田各种生产过程中所属控制对象的状况进行检测和常规控制，以及必要的显示、报警。它的主要工作内容是：

•动态显示生产流程、主要工艺参数及主要设备运行状态，以声光报警形式显示平台生产和安全的异常状态，并打印记录备案。

•对生产过程进行监控，可在线设定、修改控制参数，完成各种控制功能，定期打印生产报表，存储历史数据。

•监视和诊断控制系统工作状态，并以声光报警形式显示其异常情况。

•实现与其他控制系统的通信，对其运行状态进行监视。

•提供方便友好的人机操作界面。

2．紧急关断系统（ESD）

由于海上油气田人员、设备高度集中，又是处于易燃易爆的危险环境中，对于人员、设备的安全控制要求特别的高，海上油气田通常都设置专门的紧急关断系统（ESD）。

设置紧急关断系统的主要目的是为了保护平台人员和设施的安全，防止环境污染，将事故的损失限制到最小。

紧急关断系统随时监测海上油气田的生产过程，一旦出现事故的危害性状况，系统将自动执行相应的紧急关断逻辑，避免事故的扩大化或灾难性事故的发生，从而有效的保障海上油气田人员、设备的安全。

3．火灾和可燃气探测控制系统（F&GS）

海上油气田设置火灾和可燃气探测控制系统（F&GS）的主要目的是为了及时、准确地探测到可能或已经发生的可燃气体泄漏事故和火灾情况，并及时采取相应措施以保护海上油气田人员和设施的安全。火灾和可燃气探测控制系统主要包括火气监控系统和现场探测、报警设备，可自动探测火灾和可燃气体泄漏，自动/手动启动报警（包括启动PA广播系统，根据不同情况以不同音频通过PA广播系统向全平台发出火灾事故警报）、消防系统，自动/手动执行火气关断逻辑，对控制网络、现场探测设备和系统进行自诊断。此外，在有人居住的中心平台的生活区值班室还设置了火灾控制盘，对生活区的火气进行监控，将状态信息传到中控室的F&G系统，并接收来自F&G系统的控制信号。

现场火气探测、报警设备包括火焰探测器、热探测器（包括易熔塞回路）、烟探测器、可燃气体探测器、有毒气体探头、手动报警站、平台状态灯等。设计时根据现场生产设备情况的异同，进行合理布置。

对于规模比较大的海上油气田设施（如综合平台、大的井口平台、FPSO等），通常情况下，过程控制系统、紧急关断系统和火气探测系统是分别由各自独立的相应控制系统构成的，再通过复杂的系统集成手段将这三个控制系统集成为一个网络化的集成平台控制系统，实现数据和人机界面的共享以及实现各子系统之间的联动。在不断强调安全生产的今天，对于三个系统的各自独立越来越成为一种趋势，采用这样的设计方式，可以进一步提高控制系统的安全可靠性。对于海上油气田来说，紧急关断系统和火气探测系统是非常之重要的，正

是因为有了设计完备的紧急关断系统和火气探测系统，从而充分保障了海上油气田的安全。

但对于规模很小的无人简易井口平台，由于控制和检测点都很少，为了节省费用、降低投资，在确保安全的情况下，有时设计上也将过程控制系统、紧急关断系统和火气探测系统设计成一个整体，由一套控制系统来完成。

4．现场就地控制盘

海上油气田中有一些专用的大型设备或设施，它们一般由专门的生产厂商制造，为减少控制系统接口，提高控制可靠性，分散系统设计的复杂程度，节省安装、调试时间，通常这些大型设备或设施都设计自带现场就地控制盘。由现场就地控制盘完成主要的控制功能，同时这些现场就地控制盘与中央控制系统也有相应的接口连接，实现在中控室的显示报警和接收执行相应的关断功能。

一般设置现场就地控制盘的设备主要有：主电站系统、天然气压缩机系统、注水系统、仪表风系统、热介质系统、三甘醇/乙二醇再生系统等等。

5．井口控制盘

通常海上油气田在井口平台或带有井口的中心平台上都要在井口区设置专门的井口控制盘，来对井口压力、井下安全阀和井上安全阀以及电潜泵等进行监测和控制，并将井口状态信号传送给中央控制系统，同时接收中央控制系统发来的信号，实现开井、关井的控制逻辑以及由井口控制盘将信号通过电潜泵控制盘来启停电潜泵。

6．现场仪表

现场检测仪表及执行机构是海上油气田仪表控制系统的重要组成部分，它们主要是为了检测现场生产过程中的各种温度、压力、流量、液位等过程参数和状况而设置的，一般有就地指示仪表、远传变送器、远传显示报警开关等等，以及执行控制及关断功能而配置的的各种控制阀、关断阀、安全阀、放空阀等。

7．原油或天然气外输计量系统

在海上油气田中，如果涉及到原油或天然气的商业交接时，通常要在中心平台或浮式生产系统（FPSO）的外输口前端设置专门的原油或天然气外输计量系统。