自動化系統對于油氣田開發工程中的應用

陳堯

摘 要：隨著油氣田地面工程中系統科學技術的進步，油氣田生產過程監控技術得到了卓越成果。尤其最近幾年國內各個油氣田相繼建成了一批世界先進的油氣自動化控制系統。通過分析當前油氣田現狀，總結石油和天然氣領域的自動化技術，通過研究當前石油和天然氣領域自動化建設，分析了石油和天然氣領域的自動化建設中主要的應用，同時在石油和天然氣領域自動化技術的發展中取得較大成果。

關鍵詞：自動化系統;油氣田;開發工程

1 油氣田開發工程概述

在油氣田勘探開發過程中，通過鉆井施工、膠結、完井等手段獲取油氣井的開發要素，將油氣抽離地表。在油氣開發過程中，根據地層條件，選擇最優的生產方式，提高油氣井的生產效率，以實現油氣田開工程的效率。

為了滿足低產井的需要，因此開發了許多新型測量方法和設備來測量產液量、含水率和產氣量。生產過程控制系統PLC和SCADA系統的應用。

2 自動化系統在油氣田開發中的應用

油氣田自動化能夠根據員工的電腦顯示器，調整為石油和天然氣的生產設備和管理。油氣田自動化生產，對設備數據進行及時校正和歸納，最終集合于自動化中樞控制計算機系統進行最終整合，同時對石油和天然氣等生產設備進行遠程監控，對生產數據進行綜合處理，自動化生產能夠及時處理石油和天然氣生產的實際問題，提高油氣田工程的安全性。自動化成產必須采用高效的操作系統，目前國內60%以上的自動化系統選用SCADA系統，通過高效的數據采集軟件對生產數據進行歸納使得油氣田自動化得以實現。

3 SCADA系統在油氣田開發中的應用

3.1 SCADA系統特征

首先，SCADA系統是一種高速數據采集軟件。SCADA系統監測技術是一種先進的數據分析軟件，該軟件能夠強行通過高速數據采集、統一管理的油田的各種數據，自動監控的目的，如：SCADA系統可以在井底壓力實時監控領域，和收集的數據，完成鉆孔應力分析技術人員，對未來基于技術分析來提高可靠性。研究表明，采用SCADA系統的安全性較傳統油氣田人工處理安全性高出80%。其次，SCADA系統能夠有效地處理油田生產數據，如油氣田容積、產量、地層結構等數據。由于SCADA系統工作過程中的操作可以快速處理各種數據分析，因此，該系統具有巨大的數據處理能力，并能處理的數據量多可以達到20多個，和數據的能力可以達到140000次/秒，同時該系統還可以快速收集到地區整體數據存儲。因此，SCADA系統足以確保數據平穩運行。

除此之外，SCADA系統可以支持多種不同的通信模式，SCADA系統是核心通訊功能與之前的系統相比，該系統溝通能力更強，但也支持傳統的交流方式，并且可以支持常用的通信功能自由開關，為技術人員提供一個穩定、高效的通信服務，改善生產部門之間的通信，提高通信質量。

3.2 SCADA系統的安全性

SCADA系統提供高度敏感的監控。SCADA系統是一個相對高度的自動化系統，系統可根據不同級別報警和報警流程，例如：SCADA系統將增加顏色和聲音告警功能，使不同的顏色根據報警級別報警信號。讓技術監控人員及時響應報警信號，解決生產中出現的各種問題，如油壓過高或流量減少等。一組研究指出，國內東部地區沿海油氣田局部采用SCADA系統進行安全監測，包括中國石油海洋工程有限公司等，一年內規避壓力以及流量等問題共62次，較未采用該系統的油氣田工程安全性更高。

3.3 SCADA與機械設備的關系

SCADA系統是一個基本的計算機技術來運行軟件，該系統的特點是依賴于先進的通信技術進行數據收集和分析油井，石油的壓力和油壓、流量實時監控，以及各類設備的組成，例如：三相電動機在傳感器等。同時，它還依靠高性能的電力傳輸來工作。例如SCADA系統采用高效的PLC/RTU傳輸方式工作。在SCADA系統通信方面，采集的數據通過外部訪問進行處理。因為SCADA系統是一種靈活的、可高度自動化系統的操作，因此，這個軟件可以實現無人值守的過程中應用的工作模式，工作可以做的實時監控，并在SCADA系統應用過程中主要依靠網絡技術監控，并存儲在不同的設備在那里工作是數據信息，你只需要通過SCADA系統的監控，及時處理不同的信息，相關指令由控制室下達，以提高油井的工作效率。

3.4 SCADA在油氣田自動化過程中的實際應用

SCADA系統對于提高油氣田產量以及安全檢驗具有重要意義，能夠減少事故的發生率，達到實時監控的目的和油氣田生產過程的管理。SCADA系統可以全面監控和管理所有石油和天然氣井的分布在石油和天然氣領域，避免手工檢查的缺點從而避免嚴重的安全事故，確保石油和天然氣領域的正常生產，并且增強生產的安全系數，并能夠實時監控的石油和天然氣領域的設備，實現生產、生產數據收集和運輸控制中心，通過集中控制，提高石油和天然氣的生產效率。相比之下，傳統的人工管理，缺乏數據的集中處理與分析，效率遠遠不如自動化油氣田。

3.5 SCADA應用過程中注意事項

首先，設備防雷問題需要極大重視。然而，設備在使用過程中，易出現一些問題，例如：設備容易受到閃電，閃電天氣設備燃燒引起的，等等，因此，設備在使用的過程中必須做好防雷、建立有效的井防雷系統。其次，做好設備維護和防護工作。在SCADA系統的日常使用過程中，要做好機械維護，及時對不同出現問題的設備進行維護，建立一個24h維護工作站，在設備出現故障時，及時進行修理工作。通過系統對設備故障及時預警從而達到降低故障發生的可能。

4 PLC技術的發展趨勢

4.1 油氣田開發智能化

油氣田自動化應用中可編程控制器PLC技術的開發與智能化油氣田的開發技術必不可少，目前油氣田開發工程普遍采用PLC技術與互聯網相融合的發展方式。通過智能油氣田建設，使得油田活動實現自動控制，不斷優化油田管理，實現油田生產過程自動化、生產質量提升、員工與設備的協調和全面的信息共享。

4.2 互聯網技術與油氣田自動化開發

互聯網技術在油氣田自動化建設與開發中起到較大的推動作用，傳統的智能解決方案，強調或數字和信息化建設，基本的層次結構分為兩層：第一層是系統的基礎，主要用于數字管道的建設，實現遠程監控和操作。第二層為智能管理平臺層，由工程建設平臺形成的虛擬燃氣管道模型驅動，讀取系統基礎信息，進行數據挖掘和利用。提供第三方接口，連接ERP等系統，實現多系統數據互聯。智能管理平臺一般是由網絡/一般使用的軟件開發人員開發的，缺少與實際過程緊密結合的智能屬性，主要是完成信息的互聯和處理與發布，因此從功能上來說信息平臺應該被稱為更合適。為了解決智能應用的痛點，使其真正實現，建議在基礎系統與智能管理平臺之間再增加一層“智能高級應用系統”。此系統應基于SCADA平臺，通過視頻和安全系統，通過專用軟件、設備、智能控制、智能檢測的應用和研究。同時，隨著生產經營數據的積累，不斷開展數據挖掘和應用研究，進一步實現智能預測和智能分析，為高水平的無人值守和智能化提供技術支持。

5 結語

在油氣田站自動化建設的過程中，必須做到熟悉操作流程與安全規章制度，了解自動化設備的操作要求，在實踐中創新，充分發揮自動化系統對無人作業的油氣田的管理與生產。同時要認識到，空勤人員不僅可以局限于信息等技術手段。除此之外，在油氣田的開發之中，應用自動化系統以及SCADA系統，提升油氣田工程生產效率與質量，使得油氣田勘探和開發的漏洞與問題不斷減少與消除。隨著油氣田自動化進程的加快，油氣田的生產質量以及無人值守油氣田的進程得以提升。通過系統的改善以及人員的調整，為油氣田自動化提供有利條件，最終實現生產自動化。

參考文獻：

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