馬北試采作業區自動化數字化升級方案研究

華 震

（青海油田采氣二廠，青海 海西 816400）

0 引言

馬北試采作業區場站始建于2006 年，建設之初設計功能較為簡單，只具備原油脫水處理工藝。經過2012 年、2013 年、2015 年這幾次大的場站新建及老站改擴建工程，現在已經完成了三小站一大站的整體布局，各場站管理所轄油氣水井。目前是一個集原油處理、天然氣集輸脫水脫烴、輕烴穩定、天然氣增壓、注水等為一體的綜合油氣田單位［1］。

場站在設計之初自動化覆蓋程度不高，建設標準不足，加之后期維護力量缺乏，導致在役自動化設備也未能完全發揮自控作用［2－3］。為了響應集團公司全面啟動“油氣田數字化建設”的號召，補足我們與長慶油田、新疆油田、塔里木油田等數字化自動化油田模范單位的差距，降低勞動強度，提高安全環保等級，提高工藝系統的穩定性和運行效率，馬北試采作業區的自動化數字化升級改造勢在必行［4－5］。就其建設方案做如下研究。

1 升級方案概述

按照“關鍵數據自動采集，關鍵過程連鎖控制，關鍵節點緊急切斷，關鍵分析自動生成，關鍵人員行為可控”的思路，實現原油處理、天然氣增壓、天然氣處理、原油輕烴外運等工藝集中監控，動態調節，提前預警，保障生產安全高效運行［6］。

經過自動化數字化升級改造后，在作業區內應實現：小站無人值守，大站區域控制，工藝精細調整，設備管理受控，監控分級管理，視頻動態捕捉，人員行為規范，按需巡檢，達到行業自動化數字化第一梯隊水平［7］。

2 升級方案研究

2.1 生產數據采集

生產數據的采集分別包括油井、氣井、聯合站、馬八油氣集輸站、馬八集氣站、馬西集氣站等。

在油井中，井口增加套壓變送器，增加油壓變送器，增加生產溫度傳感器。抽油機增加游梁平衡檢測，電機電流檢測，示功圖在線生成并傳輸。數據集成在現有井場控制柜中統一傳輸至所屬場站。

在氣井中，井口增加套壓變送器，增加油壓變送器，增加生產溫度傳感器。注水井增加注水壓力變送器，增加遠傳注水流量計，實現油氣水井主要生產數據的采集監控。

在聯合站中，增加機泵出口壓力變送器，增加隔油池卸油罐液位遠傳，增加水泵油泵外輸流量計，增加加熱爐燃料氣流量計，增加原油儲罐在線含水分析儀，增加消防管網壓力監測點。與現有監測點配合，實現聯合站生產數據，消防數據采集。

在馬八油氣集輸站中，增加節流后溫度傳感器，增加混液罐液位遠傳。與現有監測點配合，實現馬八油氣集輸站生產數據采集。

在馬八集氣站中，增加節流后溫度傳感器。與現有監測點配合，實現馬八油氣集輸站生產數據采集。

在馬西集氣站中，增加節流后溫度傳感器。與現有監測點配合，實現馬八油氣集輸站生產數據采集。

2.2 生產數據傳輸

生產數據傳輸分為場外數據傳輸和單井數據傳輸。

場站數據：馬八油氣集輸站、馬八集氣站、馬西集氣站實現無人值守，數據傳輸至馬北聯合站，將馬北聯合站作為馬北試采作業區的區域控制中心，對數據實施統一管理調度。站點之間數據采用有線傳輸，確保數據可靠、穩定、無延遲。

單井數據：單井數據采用有線、無線配合形式，將數據傳輸至所屬場站，匯總后傳輸至區域控制中心，確保數據準確可靠。

2.3 生產數據監控

生產數據統一在聯合站新建區域控制中心監控。設置專職監控班監控崗，人員培訓上崗，需熟悉所有場站流程?，F有監控頁面，流程布局圖全部更新，按照現場實際流程設置。監控畫面要實現數據易讀，背景對比度高，流程清晰，操作邏輯簡單，賬戶分級管理。

2.4 緊急切斷系統

在油井中，單井井口新增電液聯動緊急切斷閥，可實現遠程關閉及緊急切斷功能。抽油機與緊急切斷閥連鎖，可實現緊急停機。

在氣井中，單井井口新增電液聯動緊急切斷閥，可實現遠程關閉及緊急切斷功能。

在場站中，新增緊急切斷氣動閥，可實現遠程關閉及緊急切斷功能（見表1）。

表1 場站實現緊急切斷增加的氣動閥情況

2.5 自動控制

在單井自動控制中，應配合數據采集分析，若發現異常，人員按需巡檢，統一聽從調度指揮。在場站自動控制中，新增電動控制閥，實現遠程控制。與場站原油自控設備配合，實現場站關鍵工藝流程、設備全自動（詳見表2）。

表2 場站需增加電動閥及實現自控機泵

2.6 視頻監控系統

2.6.1 生產視頻監控

在油井中，每個井場增加1 臺監控設備，具備動態捕捉檢測功能，能夠及時捕捉到進場油氣泄漏，人員入侵，煙火報警，能夠局部高清放大，實現電子巡檢。

在氣井中，每個井場增加1 臺監控設備。具備動態捕捉檢測功能，能夠及時捕捉到進場油氣泄漏，人員入侵，煙火報警。能夠局部高清放大，實現電子巡檢。

在場站中，增加動設備監控設備，具備動態捕捉檢測功能，能夠及時捕捉到進場油氣泄漏，人員入侵，煙火報警。能夠局部高清放大，實現電子巡檢。配合現有視頻監控點，實現生產場景全覆蓋。

2.6.2 安防視頻監控

場站圍墻邊界處設置安防監控設備，單井安防監控功能集成在生產監控設備中，具備人員行為檢測，人員入侵檢測的功能。安防視頻與生產視頻剝離，設置單獨的安防監控視頻室，有專人監控。

2.7 人員管理

在人臉識別、考勤統計管理中，設置統一的門禁及考勤制度，自動識別，電子生成考勤表格如是上傳。工裝勞保檢測管理中，在實時視頻監控平臺檢測工裝勞保穿戴情況，并及時提出警報。在行為分析管理中，實時檢測員工工作行為，對一些異常不良行為進行監測與報警，對一些求救行為及時進行報警。

2.8 智能巡檢

對智能設備（壓變、溫變等）和非智能設備（控制箱、監控立桿等）統一安裝條形碼標簽，通過手持管理終端掃描標簽，從平臺數據庫中讀取到該設備的基礎信息，查看安裝時間、維護次數、最近保養時間等相關維護信息，并且可以通過手持終端對設備維護信息進行更新，上傳至服務器，實現對所有設備進行設備生命周期的管理和維護智能巡檢。

2.9 區域控制中心系統構架

區域控制中心應包括生產數據采集分析、視頻監控、設備管理、人員管理、自動化辦公、智能巡檢等功能。

在生產數據采集分析中，將各單井及站點數據統一傳輸至區域控制中心監控分析控制。生成電子報表，并且能夠抽取任意班次，班組生產數據進行對比分析，優化生產工藝，提高原油天然氣產品質量。在視頻監控中，將生產視頻及安防視頻進行分開監控，一旦發生異?？梢栽谥髌溜@示報警畫面，在流程圖上及地圖上顯示報警位置。在設備管理的系統中集成設備管理報表，包括設備巡檢記錄、保養記錄、耗能記錄、檢維修記錄等，并且能夠抽取任意班次，班組生產數據進行對比分析，優化設備管理。在人員管理時，應將人員行為分析集成在視頻監控平臺中，及時發現人的不安全行為。在智能巡檢中，進行打卡巡檢，信息集成，將巡檢信息全部上傳至報表系統中。在無紙化辦公中，將生產數據、報警記錄、設備記錄、巡檢記錄、操作記錄、人員考勤等電子報表分功能逐一生成并上傳至存儲服務器進行保存。

2.10 網絡信息安全

網絡信息安全需要實現生產數據網絡、視頻監控網絡、辦公網、外網的有效數據隔離。強化數據端口保護，阻止病毒通過U 盤入侵，保護數據安全。實施辦公網上網行為管理，了解員工上網操作動向，建立外來設備授權制度，保護網絡信息的安全。

3 結語

結合作業區現狀，經過這一系列自動化數字化升級改造，能夠實現作業區“無人值守，按需巡檢”的管理目標，并且會進一步地提高工藝、設備生產能效性及安全性，降低人員勞動數量及強度，使馬北試采作業區成為青海油田自動化、數字化標桿單位。