油田地面工程建設(shè)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

吳長(zhǎng)城

（大慶油田第一采油廠基建工程管理中心，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

很多油田生產(chǎn)和作業(yè)區(qū)域的位置都比較偏遠(yuǎn)，自然條件十分惡劣，油氣生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)的人口較少，交通情況較差。油田地面工程建設(shè)需要保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境，避免占用農(nóng)田和草原，嚴(yán)格按照油田地面工程設(shè)計(jì)和施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，為了減少油氣站場(chǎng)和地面管線鋪設(shè)數(shù)量，需要配套應(yīng)用成熟的自動(dòng)化控制技術(shù)，對(duì)油水井和場(chǎng)站進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，降低油田地面工程建設(shè)成本，保證油氣安全生產(chǎn)[1]。

1 油氣生產(chǎn)工藝配套的自動(dòng)化技術(shù)

1.1 集油工藝

某油田采用了環(huán)狀集油、末端摻水的集油處理工藝，需要對(duì)油水井進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)量，不需要建設(shè)計(jì)量站等站場(chǎng)，減少了集輸管線長(zhǎng)度，有效地節(jié)約了油田地面工程建設(shè)成本。但無(wú)法再利用傳統(tǒng)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)油水井進(jìn)行計(jì)量，兩個(gè)集油站點(diǎn)的摻水量需要采取自動(dòng)控制方式，防止出現(xiàn)摻水量不平衡的現(xiàn)象，以免在冬季氣溫較低的條件下，使集輸管線出現(xiàn)凍堵。還需要對(duì)混合液閥池溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而對(duì)不同端點(diǎn)的摻水量進(jìn)行調(diào)節(jié)。采用傳統(tǒng)的人工操作方式面臨較大的困難，需要采用自動(dòng)化技術(shù)來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，可以應(yīng)用油水井無(wú)線監(jiān)控和計(jì)量技術(shù)，獲取到抽油機(jī)井示功圖、油水井工作壓力等信息，遠(yuǎn)程對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行啟停控制。為了保證獲取到油水井運(yùn)行信息的精度，配置了計(jì)量標(biāo)定裝置，對(duì)存在較大誤差的油水井和采用油設(shè)備傳感設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定，采用示功標(biāo)定裝置進(jìn)行定期標(biāo)定，使計(jì)量誤差低于規(guī)范要求。閥池運(yùn)行溫度的采集，把傳感器數(shù)據(jù)利用無(wú)線通信技術(shù)傳送到油井生產(chǎn)自動(dòng)化裝置中，與油井生產(chǎn)參數(shù)共同上傳[2]。

1.2 注水工藝

注水井應(yīng)用串聯(lián)注水、井口調(diào)控工藝流程，可以減少管線鋪設(shè)長(zhǎng)度，不需要再建設(shè)配套的注水間，可以節(jié)省注水站場(chǎng)建設(shè)費(fèi)用。采用人工計(jì)量方式也無(wú)法滿足注水井?dāng)?shù)據(jù)采集的要求，也不能很好地對(duì)單井注水配注進(jìn)行合理地調(diào)整。需要在注水井口設(shè)置高壓流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，利用注水井監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)把水井運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，油田生產(chǎn)監(jiān)控中心可以輸出注水量調(diào)節(jié)命令，注水井可以自動(dòng)完成注水量的控制。

1.3 站場(chǎng)工藝

油田閥組間和聯(lián)合站是重要的地面建筑工程，閥組間主要用于對(duì)摻水量進(jìn)行分配和計(jì)量、混合液返回站場(chǎng)的流量計(jì)量、集輸系統(tǒng)運(yùn)行壓力和溫度監(jiān)測(cè)、可燃?xì)怏w濃度監(jiān)測(cè)和排風(fēng)裝置控制等，聯(lián)合站主要用于對(duì)原油和伴生氣的處理、進(jìn)行摻水和外輸、原油拌熱等，從油井中開發(fā)出來(lái)的油液需要采取密閉的處理工藝流程，實(shí)現(xiàn)油水氣三相分離，可以獲取到大量的原油伴生氣，可以用于加熱爐燃燒和發(fā)電，回收的污水進(jìn)行過(guò)濾和沉降處理之后再重新注入到地下，從而對(duì)傳統(tǒng)的工藝流程進(jìn)行改進(jìn)[3]。

采用自動(dòng)化技術(shù)對(duì)閥組間的運(yùn)行溫度、壓力、可燃?xì)怏w濃度、油液生產(chǎn)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)視頻等進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)排風(fēng)扇的聯(lián)動(dòng)控制，并對(duì)可燃?xì)怏w濃度進(jìn)行報(bào)警，真正達(dá)到了無(wú)人值守。聯(lián)合站應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)，可以對(duì)油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，把獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)異常的工作情況發(fā)出報(bào)警信號(hào)，根據(jù)工作需要把生產(chǎn)數(shù)據(jù)形成報(bào)表。油田監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)回水罐液位進(jìn)行控制，及時(shí)地注水來(lái)保證液位處于合理高度。對(duì)污水罐液位進(jìn)行控制，避免出現(xiàn)罐體被抽空現(xiàn)象。通過(guò)監(jiān)測(cè)三相分離器中原油、液位和氣體的液位和壓力，采用PID控制方式來(lái)進(jìn)行控制。注水泵電機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)注水量的精確控制。電動(dòng)閥門可以減輕作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，采用遠(yuǎn)程控制方式實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門的啟停控制。

2 油田地面工程自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

油田地面工程自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)，需要把聯(lián)合站作為監(jiān)測(cè)控制中心，把油水井、閥組間和聯(lián)合站等生產(chǎn)單位作為控制節(jié)點(diǎn)，建立起油田生產(chǎn)SCADA監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。油氣生產(chǎn)單元利用PLC和遠(yuǎn)程控制終端等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，利用無(wú)線技術(shù)或者通信電纜來(lái)傳送油氣生產(chǎn)數(shù)據(jù)，聯(lián)合站中的監(jiān)測(cè)控制中心對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。抽油機(jī)井運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)生成的示功圖、油井運(yùn)行壓力和溫度等數(shù)據(jù)傳輸，采用了近程無(wú)線數(shù)據(jù)通訊技術(shù)，避免通訊線纜的敷設(shè)對(duì)農(nóng)田和草原的破壞。油水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)和聯(lián)合站監(jiān)控中心，利用McWill無(wú)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)IP移動(dòng)寬帶接入，為用戶提供大容量無(wú)線寬帶業(yè)務(wù)，為油水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集和視頻監(jiān)測(cè)提供足夠的帶寬，可以更好地解決油田偏遠(yuǎn)區(qū)域的數(shù)據(jù)傳輸和通信問(wèn)題。

2.2 監(jiān)測(cè)控制中心

聯(lián)合站作為油田生產(chǎn)區(qū)域的監(jiān)測(cè)控制中心，根據(jù)油氣田地面工程數(shù)字化建設(shè)的相關(guān)規(guī)定內(nèi)容，需要聯(lián)合站自動(dòng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)轄區(qū)油水井、集輸管道等生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，對(duì)生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示，對(duì)生產(chǎn)異常情況進(jìn)行報(bào)警，把生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換成報(bào)表。對(duì)油氣生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，建立起生產(chǎn)趨勢(shì)圖。采用PID控制方式，提高被控對(duì)象的動(dòng)作精度。可以實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣生產(chǎn)設(shè)備的批量控制，也可以在緊急條件下立即停車。對(duì)油水井流量進(jìn)行準(zhǔn)確地計(jì)量和管理，對(duì)油田站場(chǎng)生產(chǎn)情況進(jìn)行視頻監(jiān)測(cè)，可燃?xì)怏w濃度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值會(huì)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。數(shù)據(jù)通信端口可以實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)和控制設(shè)備的數(shù)據(jù)交互，為監(jiān)控中心提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息，并接受控制指令。

2.3 監(jiān)控軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)

油田生產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，需要結(jié)合油田生產(chǎn)工藝需求，開發(fā)出應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)，采用組態(tài)軟件開發(fā)出滿足監(jiān)控功能的人機(jī)界面，可以更為直觀的顯示出油田生產(chǎn)的工藝流程，采用SQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)對(duì)油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，開發(fā)示功圖軟件，并同步顯示油井生產(chǎn)電流和功率等數(shù)據(jù)信息，對(duì)原油產(chǎn)量進(jìn)行計(jì)量和存儲(chǔ)。

3 結(jié)束語(yǔ)

油田地面工程建設(shè)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，減少對(duì)土地資源的占用，對(duì)油田生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行監(jiān)控，可以實(shí)時(shí)掌握油田生產(chǎn)情況，進(jìn)一步提高了油田管理水平。