SCADA系統(tǒng)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用

趙鵬+劉成龍+陳亮

摘 要： 隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，石油工業(yè)使用的管理模式也實(shí)現(xiàn)了革命性的升級(jí)。其中SCADA系統(tǒng)在油田生產(chǎn)中是一個(gè)典型的成功應(yīng)用。力控監(jiān)控組態(tài)軟件中使用該系統(tǒng)結(jié)合國(guó)內(nèi)大規(guī)模的SCADA系統(tǒng)，綜合運(yùn)用數(shù)字仿真和各種數(shù)字監(jiān)控手段，對(duì)油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)和運(yùn)輸過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)監(jiān)測(cè)，提高了油田生產(chǎn)過(guò)程控制的效率，提高識(shí)別和應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的能力，降低了勞動(dòng)和安全風(fēng)險(xiǎn)，保證油氣生產(chǎn)控制的安全平穩(wěn)運(yùn)行。本文從SCADA系統(tǒng)的概述出發(fā)，對(duì)SCADA系統(tǒng)在油氣生產(chǎn)中的應(yīng)用做了相關(guān)研究，并對(duì)現(xiàn)今SCADA系統(tǒng)存在的問(wèn)題提出了相應(yīng)的建議。

關(guān)鍵詞：SCADA系統(tǒng)；油田生產(chǎn)；應(yīng)用現(xiàn)狀；改進(jìn)建議

中圖分類號(hào)：TE86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)石油工業(yè)也得到了快速的發(fā)展，在整個(gè)油氣生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)就顯得格外重要。對(duì)于石油生產(chǎn)中的，連續(xù)液位，壓力和溫度等的監(jiān)測(cè)是非常重要的。需要確保整個(gè)系統(tǒng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的安全性。由于分散的監(jiān)控系統(tǒng)使各生產(chǎn)單元獨(dú)立運(yùn)行，有關(guān)部門不能及時(shí)、動(dòng)態(tài)地提取石田生產(chǎn)的采集和傳輸信息，阻礙了企業(yè)的管理水平的進(jìn)一步提高。然而SCADA系統(tǒng)在油氣生產(chǎn)中的應(yīng)用使這一問(wèn)題得到了解決。

2 SCADA系統(tǒng)概述

2.1 SCADA系統(tǒng)的特點(diǎn)

SCADA系統(tǒng)在油氣生產(chǎn)中具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）SCADA系統(tǒng)可以集中采集數(shù)據(jù)。SCADA系統(tǒng)可以對(duì)各井站壓力、溫度、流量、液位、RTU井口數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，可以實(shí)現(xiàn)采油廠系統(tǒng)終端對(duì)井站各項(xiàng)數(shù)據(jù)的錄取，各部門對(duì)數(shù)據(jù)的集中查看。

（2）能夠處理大量的數(shù)據(jù)。SCADA系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)量可高達(dá)二十萬(wàn)點(diǎn)之多，每秒的數(shù)據(jù)吞吐量高達(dá)十四萬(wàn)點(diǎn)，而且可以對(duì)一些多余的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，高性能的服務(wù)器不僅提高了數(shù)據(jù)的處理效率還大大加大了數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行時(shí)的安全。

（3）網(wǎng)絡(luò)通訊方式種類多。SCADA系統(tǒng)不僅支持一些傳統(tǒng)的通訊方式，比如485通信等，還實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)通訊方式到TCP/IP之間的切換，這在很大程度上解決了因?yàn)槲恢梅稚⒃斐傻耐ㄓ嶋y題。

（4）靈敏的報(bào)警系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)可以定義報(bào)警級(jí)別，不同報(bào)警的效果提供了每個(gè)報(bào)警級(jí)別，如顏色、聲音、閃爍等不同的現(xiàn)象.當(dāng)原油壓力太低，出站壓力過(guò)高，油箱液面高度，油輸送泵單元操作失敗和泄漏的石油輸送管道安全閥不正常時(shí)， SCADA系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行報(bào)警，并及時(shí)將報(bào)警信息傳遞給相關(guān)部門。

（5）高可靠性。SCADA不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)通信鏈路問(wèn)題導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰，亦可判斷故障，通過(guò)節(jié)點(diǎn)故障可及時(shí)判斷網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備問(wèn)題，從而及時(shí)解決故障。

（6）集中服務(wù)模式。服務(wù)器集中采集所有數(shù)據(jù)，各客戶端讀取服務(wù)器數(shù)據(jù)，客戶端不同，看到的界面也不同，如：生產(chǎn)運(yùn)行崗進(jìn)入界面可查看各站壓力、溫度、流量等，安全崗進(jìn)入界面可查看可燃?xì)?、硫化氫?bào)警信息，數(shù)字化崗進(jìn)入可查看通訊線路、故障申報(bào)等信息。

2.2 SCADA系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

SCADA系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)控制與調(diào)度過(guò)程的自動(dòng)化系統(tǒng)。它可以采集現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)整和各種信號(hào)報(bào)警等功能。并將數(shù)據(jù)上傳志集中服務(wù)期，通過(guò)C/S模式為各部門服務(wù)，SCADA系統(tǒng)與其它自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相比，地理上分散區(qū)域的應(yīng)用是其主要優(yōu)勢(shì)，在SCADA系統(tǒng)的運(yùn)行下，可實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)的無(wú)人值守?？啥鄬哟巍⒍喾轿坏谋O(jiān)控井站，是一個(gè)典型的分布式采集和集中管理的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)。

3 SCADA系統(tǒng)在井站/站點(diǎn)生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1SCADA系統(tǒng)井/站的構(gòu)成

根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)和分布式無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展水平，油站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在光纖/網(wǎng)橋通信模式下，系統(tǒng)主要包括站點(diǎn)的液位、流量、壓力、電機(jī)三相電參，井場(chǎng)的位移/載荷傳感器、井口控制器、匯管壓力等，工作狀態(tài)傳感器主要是將溫度、壓力、液位傳感器，電機(jī)電流、電壓傳感器、抽油機(jī)載荷和位移傳感器的變化的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的電壓或電流傳送到PLC/ RTU。再通過(guò)PLC/ RTU傳輸?shù)讲捎蛷S的通訊設(shè)備上，采油廠的通訊設(shè)備結(jié)合傳輸過(guò)來(lái)的信息對(duì)其進(jìn)行分析，處理數(shù)據(jù)的分析后，到終端服務(wù)器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中供組態(tài)軟件的調(diào)用。

油田自動(dòng)化系統(tǒng)的局域網(wǎng)根據(jù)區(qū)域特征在每個(gè)作業(yè)區(qū)建立一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸控制中心，用于集中管理和存儲(chǔ)區(qū)域生產(chǎn)井的不同生產(chǎn)參數(shù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是開(kāi)放的原則。

3.2 SCADA系統(tǒng)在井站生產(chǎn)中的控制作用

油田的SCADA自動(dòng)化控制系統(tǒng)，主要用于井站的遠(yuǎn)程啟停、參數(shù)的調(diào)節(jié)控制，現(xiàn)場(chǎng)RTU/PLC負(fù)責(zé)油井遠(yuǎn)程啟停，參數(shù)優(yōu)化、站點(diǎn)集輸和泵的PID控制，穩(wěn)定輸油。該SCADA控制中心和井站之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸。為每個(gè)站點(diǎn)存儲(chǔ)系統(tǒng)的狀態(tài)信息，下達(dá)指令，以及信息處理，產(chǎn)生各種報(bào)表統(tǒng)計(jì)輸出。各站點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)查看。

4 SCADA系統(tǒng)在應(yīng)用中的問(wèn)題和改進(jìn)建議

由上可見(jiàn)SCADA系統(tǒng)在油氣生產(chǎn)中的重要性，然而在對(duì)該系統(tǒng)威脅的過(guò)程中也存在著許多問(wèn)題需要去改進(jìn)，具體為：（1）SCADA系統(tǒng)在工作的過(guò)程中容易造成卡件的情況，一些電子產(chǎn)品容易遭到雷擊，這就需要不斷的完善防雷保護(hù)系統(tǒng)，從而保護(hù)系統(tǒng)避免對(duì)系統(tǒng)造成損害。（2）需要對(duì)SCADA系統(tǒng)進(jìn)行定期檢查以保證SCADA系統(tǒng)的正常運(yùn)行，所以就需要安排專門的人員對(duì)SCADA系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面的檢查。（3）要做好網(wǎng)絡(luò)保障，SCADA對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴性比較大，做好網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，從而保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。（4）對(duì)于SCADA系統(tǒng)的管理水平要加強(qiáng)，并提高對(duì)系統(tǒng)的管理水平，從而使系統(tǒng)能高效的投入油氣生產(chǎn)當(dāng)中。

參考文獻(xiàn)

[1]楊國(guó)強(qiáng).論SCADA系統(tǒng)在延煉——西安成品油管道工程中的應(yīng)用[J]. 石油化工建設(shè). 2010（05）.

[2]陳文芳，常貴寧，謝孝紅宏.構(gòu)建原油常輸管道SCADA系統(tǒng)的探討[C].中國(guó)工控網(wǎng).2012（04）.

[3]徐明，吳運(yùn)逸. SCADA系統(tǒng)在天然氣管道建設(shè)中的應(yīng)用研究[J]. 石油工程建設(shè). 2008（05）.

[4]徐崇瓊，雷琳，趙勇，羅注.大天池SCADA系統(tǒng)在天然氣生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].鉆采工藝. 2011（03）.endprint