西南油气田首次成功实现油气生产领域净化行业生产操作模式由人工干预转为模型驱动。

　　“经过100天的试运行，两套系统已经能充分满足生产运行需要。装置就像加装了智动驾驶功能，参数不用动手调，会自适应调整。”

　　5月22日，在中国石油西南油气田公司天然气净化总厂大竹分厂，工艺技术员邓苏恒谈起新建的实时优化系统(RTO)与先进控制系统(APC)满眼兴奋。

　　转型需要

　　“十四五”以来，高质量发展成为时代主题。如何强化价值创造、推动企业转型升级，成为石油人的新挑战。

　　面对考验，天然气净化总厂将目光瞄向数字化转型，推进信息技术与业务工作深度融合，让科技赋能企业高质量发展。

　　目前，国内天然气净化厂主要采用集散控制系统(DCS)控制调整生产工艺参数。虽然实现了部分基础控制回路的自动化，但仍以单回路和简单串级控制为主。如脱硫溶液循环量、重沸器蒸汽量、闪蒸罐液位等重要参数不能完全实现自动操作，需要操作员工随时关注、及时干预。尤其是出现原料气气质气量变化、装置波动等异常工况时，工艺参数调整显得手忙脚乱。

　　在天然气净化生产过程中，一个参数的变化可能影响整个系统的波动，甚至影响生产安全。而DCS系统具有一定的滞后性，不能直接测量和计算部分生产运行关键参数，无法准确预测生产运行趋势，对净化装置安全平稳运行的支撑能力有限，出现依赖操作经验、运行平稳性较差、能源消耗偏高等问题。

　　为解决这一难题，天然气净化总厂全面推进智能净化厂建设，以工业互联网平台为支撑、启动“平台+应用+数据”的建设模式，力争为天然气净化生产过程提供最佳的运行条件，用信息化手段攻克发展难关。

　　集智探索

　　2022年，天然气净化总厂专门组建技术攻关团队，开始分阶段在大竹分厂脱硫、硫黄回收装置试点建设APC、RTO系统。

　　“两套新系统建设在净化行业都是首次，国内外均无可参考借鉴的成功案例和经验。建设初期，攻关团队只能摸着石头过河，尝试以机理模型指导生产参数调整。”邓苏恒介绍说。

　　天然气净化总厂专门引进Promax仿真模拟软件，模拟天然气净化工艺全流程。该软件数据库较为完善，具备净化行业常用的醇胺法脱硫、克劳斯硫黄回收等多种工艺，适用于多组分、多相变、有化学反应的复杂运行体系，并具有良好的外延性。它曾多次用于生产模拟计算，不仅能比较准确地反映装置生产全过程，而且能在线计算、预判装置动态变化规律，为完善智能控制策略和智能控制参数提供可靠的理论依据。

　　在此基础上，攻关团队为装置搭建机理模型，探索让仿真软件计算出符合当前现场工况的最优参数，给出关键生产运行建议，再由操作人员手动写入PID控制器，指导装置调整，力争让净化装置达到最优运行状态。

　　但是，在试点过程中发现，当仪表不准确或者个别参数没有仪表可供参考时，仿真软件计算出的工艺参数与生产实际存在一定的偏差，无法有效指导装置运行，实现节能降耗、绿色生产目的。

　　机理模型最终不能成为净化装置生产运行的最优解，试点建设一度停滞。

　　破题冲关

　　一次不成功的冲锋，提醒攻关团队必须保持沉着与冷静。在反复总结得失提炼经验后，攻坚克难的冲锋号再次响起。

　　针对涉及技术领域广、建设方技术水平限制、网络安全防护措施相对滞后等层层困难，攻关团队成员积极寻求上级专业技术支持，加强与建设方的沟通交流，并大量查阅相关技术资料。

　　经过一次次反复推敲论证，攻关团队最终决定建立数学模型，用复杂工业过程的在线操作解决问题。数学模型与黑匣子原理类似，能自动寻找各参数间的关联性，计算生产运行趋势。

　　为保证系统的可靠性，攻关团队先后梳理采集生产数据2350条，调用关联点位105个，成功搭建RTO“数据+机理”双驱动模型。通过大量投喂相关数据，反复与DCS参数比对、干预，最终成功驯化了数据模型，提高了处理运行指标与复杂工艺参数的能力。

　　在得到与生产实际相符合的输出结果后，攻关团队又在DCS系统架构上部署RTO及APC关联点位组近400个，让系统在检测到原料气变化时能自动计算出当前工况下生产装置最优的运行参数，并与APC和DCS直接联动、反写，让RTO系统输出结果直接控制DCS调节器，自动调整重要生产工艺参数，完成控制闭环，成功实现了油气生产领域净化行业首次工艺操作由人工干预转为模型驱动。

　　“经过3个多月的试运行，脱硫溶液循环量降低11%，全年可节约1321吨标煤，装置综合能耗下降7.7%左右。”大竹分厂厂长王小强介绍说，“同时有效降低了员工操作强度，关键参数确定经验依赖有效减少，装置运行更加平稳。大竹分厂的智能化水平走在了行业前列。”

　　复制推广

　　2023年9月，习近平总书记在黑龙江考察调研期间首次提出“新质生产力”，明确指出科技创新是发展新质生产力的核心要素。当前，天然气净化行业正牢牢把握高质量发展这个首要任务，因地制宜加快发展新质生产力，力争以科技创新推动产业创新。

　　天然气净化总厂的APC、RTO系统实现了对净化装置的自动平稳控制，提供了先进的降本增效解决方案，提高了整个生产过程的管理水平，成为石油人探索推动新质生产力加快发展迈出的重要一步。

　　“未来，在不断变化的市场需求下可以进一步研究改进这两套系统，把新技术推广到更多的天然气处理装置中，为提高油气行业自动化程度，减少人工干预，促进产业改革升级带来更多可能。”王小强认为。

　　目前，天然气净化总厂正立足APC、RTO系统继续深入探索“黑屏”操作模式，让员工不用再紧盯参数变化曲线，而更多地去关注生产报警信息闭环等本质安全事件的处置，力争实现净化装置由“智动驾驶”向“无人驾驶”升级。

　　全面总结试点成果，天然气净化总厂正在为新区建设和存量工厂升级改造打造可复制样板，为西南油气田公司高质量上产500亿立方米和数字化转型贡献净化力量。

　　责任编辑：陆晓如