試論自動(dòng)化控制系統(tǒng)在頁巖油開采中的應(yīng)用

靳 博，陳 宇，劉建忠

（新疆油田吉慶油田作業(yè)區(qū)，新疆 昌吉 831700）

0 引言

將自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用到油田開采工作中，更加有利于對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行安全管理，并且在很大程度上提升了生產(chǎn)效率。在油田集輸系統(tǒng)中，要注意對(duì)油氣資源的開發(fā)以及利用方式進(jìn)行優(yōu)化，這樣才能為后續(xù)的石油煉化奠定基礎(chǔ)。從當(dāng)前我國已發(fā)現(xiàn)的油田分布情況來看，油田所涉及區(qū)域較為遼闊，想要對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一的運(yùn)行管理存在較大困難，在這樣的行業(yè)背景之下，必須進(jìn)一步加大對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研發(fā)力度，這樣才能使油田開采的經(jīng)濟(jì)效益得到保證，從而更好地促進(jìn)我國石油行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。

1 自動(dòng)化控制系統(tǒng)及特點(diǎn)簡述

對(duì)于當(dāng)前我國所應(yīng)用的油田生產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)來說，監(jiān)控系統(tǒng)是其最主要的組成部分之一，其是應(yīng)用美國生產(chǎn)的ME 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，此系統(tǒng)具有靈敏性高以及可用性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。通常情況下，會(huì)應(yīng)用上機(jī)位與下機(jī)位的方式在施工現(xiàn)場(chǎng)開展控制工作，應(yīng)用多級(jí)CPU 進(jìn)行控制處理。系統(tǒng)的上機(jī)位與下機(jī)位往往在結(jié)構(gòu)組成方面存在較大差異，上機(jī)位是由人工控機(jī)以及控制軟件構(gòu)成，而下機(jī)位主要是由控制器以及智能模塊構(gòu)成。將這一系統(tǒng)應(yīng)用到頁巖油開采中，可以使其自動(dòng)化控制效果得到有效體現(xiàn)，保證頁巖油開采的效率。對(duì)于油田自動(dòng)化控制系統(tǒng)來說，其主要特點(diǎn)體現(xiàn)為集成度高、小巧靈活并且方便安裝，同時(shí)這一系統(tǒng)還具有很高的智能化程度，將其應(yīng)用到頁巖油開采中時(shí)，可以將其分為兩個(gè)重要組成部分，即生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備和遠(yuǎn)程控制設(shè)備，這兩個(gè)部分互相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)頁巖油開采狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，收集、匯總相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息來判斷各站當(dāng)前的實(shí)際運(yùn)行情況。

2 自動(dòng)化控制系統(tǒng)在頁巖油開采中應(yīng)用的重要意義

2.1 在很大程度上解決了油田分布地區(qū)廣、管理難的問題

可以看出，將自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用到頁巖油開采中之后，其發(fā)揮了重要作用，使原有的油田管理工作模式得到了有效優(yōu)化改善。對(duì)于傳統(tǒng)的油田管理工作而言，在實(shí)際展開的過程中，往往是根據(jù)相關(guān)調(diào)查資料對(duì)各地區(qū)油田項(xiàng)目進(jìn)行一一管理，這種管理方式耗時(shí)耗力，并且很難取得理想管理效果，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)執(zhí)行管理滯后的現(xiàn)象。而對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)運(yùn)用可以有效解決此類問題，通過此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，使原有的油田項(xiàng)目分布地區(qū)廣、管理難的問題得到了針對(duì)性處理，主要是利用現(xiàn)代化信息技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來對(duì)不同地區(qū)的油田開發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行智能化管理，建立起統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對(duì)各個(gè)地區(qū)的油田項(xiàng)目開采進(jìn)度以及開采質(zhì)量情況進(jìn)行全面監(jiān)督，這也在很大程度上加快了油田開采過程中的事故解決效率，為我國石油行業(yè)的整體健康發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.2 起到了防偷防盜作用

對(duì)于當(dāng)前的頁巖油生產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)來說，其可以實(shí)現(xiàn)24 小時(shí)內(nèi)不間斷運(yùn)行，并且在運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)油田生產(chǎn)工作的安全管理。對(duì)于傳統(tǒng)的油田生產(chǎn)安全管理工作來說，在實(shí)際展開的過程中往往是以人工管理為主，由于油田開采以及石油加工會(huì)涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，單純依靠人工管理往往效率較低，并且容易忽視細(xì)節(jié)。而運(yùn)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)油田開展情況進(jìn)行全面化、自動(dòng)化的監(jiān)督可以在很大程度上降低油田開采以及生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，大大減少了不法分子可利用時(shí)間段，從而使油田被盜等現(xiàn)象發(fā)生的可能性明顯降低。當(dāng)有不法人員或者無權(quán)限人員進(jìn)入泵站內(nèi)，系統(tǒng)會(huì)第一時(shí)間發(fā)出報(bào)警，并且提供準(zhǔn)確的位置信息，這也使得相應(yīng)處理工作可以及時(shí)開展，降低了油田資源以及設(shè)備被非法占有的可能性。

2.3 可以實(shí)現(xiàn)集中控制與就地控制相結(jié)合

將自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用到頁巖油田開采中之后，使得油田開采過程的控制工作開展更為順利，能夠?qū)⒓锌刂婆c就地控制進(jìn)行有效結(jié)合，可以對(duì)工程開展現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督與追溯。對(duì)于以往的頁巖油泵站開采工作來說，在實(shí)際開展過程中，往往效率較低，并且很難實(shí)現(xiàn)對(duì)油田開采過程中多個(gè)環(huán)節(jié)的有效控制，從而使開采過程受到一些不確定人為因素以及環(huán)境因素的影響，想要對(duì)其有效治理存在一定難度。而將集中控制與現(xiàn)場(chǎng)就地控制方式進(jìn)行結(jié)合之后，使工程整體管控以及現(xiàn)場(chǎng)管控工作的開展更為精準(zhǔn)、高效，使得油田開采工作可以從全局角度出發(fā)，對(duì)整個(gè)開采過程進(jìn)行控制。

2.4 提升了對(duì)頁巖油泵站的監(jiān)管效率

在過去很長一段時(shí)間內(nèi)，油田泵站監(jiān)管工作的效率較為低下，這與其工作模式較為傳統(tǒng)有直接關(guān)系，無法做到實(shí)時(shí)監(jiān)控。而隨著自動(dòng)化控制技術(shù)在頁巖油生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛深入，實(shí)現(xiàn)了對(duì)油田開采生產(chǎn)狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)督，一旦頁巖油泵站出現(xiàn)管道破裂或者漏油等問題，控制系統(tǒng)便會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，并且提供具體問題位置，這樣更加有利于維修人員在短時(shí)間之內(nèi)完成維修工作，從而保障頁巖油開采工作的正常開展。

3 自動(dòng)化控制系統(tǒng)在頁巖油開采中的應(yīng)用路徑

3.1 在現(xiàn)場(chǎng)控制單元中應(yīng)用

對(duì)于自動(dòng)化控制系統(tǒng)來說，其在頁巖油開采多個(gè)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用都發(fā)揮出了較為理想的效果，一般情況下，油田頁巖油泵站的各個(gè)崗位都會(huì)分布現(xiàn)場(chǎng)控制單元，主要是通過現(xiàn)場(chǎng)控制單元來進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集，并且對(duì)這些信息進(jìn)行整合、分類，可以將現(xiàn)場(chǎng)控制單元看作是油田集輸泵站智能化控制系統(tǒng)中的核心部分。現(xiàn)場(chǎng)控制單元在開展數(shù)據(jù)采集時(shí)，所涉及的數(shù)據(jù)主要包括分離器液位、出口管壓力與溫度、入口管壓力與溫度、流量泵電流等，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)信息的采集與分析可以對(duì)當(dāng)前油田開采工作現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行確定，并且以此為依據(jù)，展開現(xiàn)場(chǎng)控制。可以看出，自動(dòng)化控制技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)控制單元中的運(yùn)用使其自身高效性、準(zhǔn)確性等優(yōu)勢(shì)得到了有效發(fā)揮，并且可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信息獲取。

3.2 在上位監(jiān)控站中應(yīng)用

對(duì)于油田頁巖油開采來說，自動(dòng)化控制系統(tǒng)在上位監(jiān)控站中的應(yīng)用也發(fā)揮出了較為理想的效果，上位監(jiān)控站在實(shí)際運(yùn)行的過程中，主要是借助多種組態(tài)功能畫面來實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的有效監(jiān)控，可以在第一時(shí)間獲悉油田開采現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工作情況，一旦發(fā)現(xiàn)其生產(chǎn)過程存在安全隱患或者安全事故則可以及時(shí)發(fā)出警報(bào)，這也使得隱患以及故障的維修更為及時(shí)。同時(shí)，對(duì)于頁巖油泵站的上位監(jiān)控站來說，其主要參數(shù)包括泵站的細(xì)目、開采趨勢(shì)、流程畫面圖、設(shè)備停起狀態(tài)等，同時(shí)還可以對(duì)系統(tǒng)中多種報(bào)表進(jìn)行確認(rèn)，這也使其監(jiān)督作用可以有效落實(shí)到各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，使整個(gè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)的完整性得到了保證。上位監(jiān)控站的報(bào)警功能較為完善，其分為超高、高、中、低4 個(gè)預(yù)警級(jí)別，在顯示預(yù)警畫面時(shí)，會(huì)顯示當(dāng)前監(jiān)控站的運(yùn)行狀態(tài)、日期信息以及位號(hào)信息等。此外，將自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用到上位監(jiān)控站中，也使監(jiān)控站的整體智能化運(yùn)轉(zhuǎn)水平得到了有效提升，其在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中一旦出現(xiàn)故障，畫面上會(huì)及時(shí)彈出預(yù)警窗口，并且會(huì)伴有相應(yīng)的警報(bào)聲，這也方便了相關(guān)工作人員及時(shí)做出響應(yīng)。

3.3 進(jìn)一步引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)與管理理念

對(duì)于頁巖油開采工作來說，在實(shí)際展開的過程中，對(duì)油田集輸泵站進(jìn)行有效管理非常關(guān)鍵，可以看出，油田管理工作在實(shí)際展開的過程中往往具有一定復(fù)雜性，我國在此方面的研究起步較晚，與一些西方發(fā)達(dá)國家相比，尚存在一定差距，因此應(yīng)該積極吸取西方國家的先進(jìn)技術(shù)理念，為我國油田管理工作的開展提供保障。自動(dòng)化控制系統(tǒng)在頁巖油開采中的應(yīng)用便是一次重要的技術(shù)創(chuàng)新，同時(shí)也是管理方式的有效創(chuàng)新，今后會(huì)進(jìn)一步加大自動(dòng)化控制系統(tǒng)與頁巖油開采的融合力度，行業(yè)內(nèi)部的油田開采企業(yè)定期開展相應(yīng)的培訓(xùn)活動(dòng)，促進(jìn)崗位技術(shù)人員充分了解當(dāng)前企業(yè)自身在油田開采管理方面與國外油田開采企業(yè)的差距，從而不斷完善自身技術(shù)體系。此外，對(duì)于頁巖油開采的自動(dòng)化控制系統(tǒng)來說，其開發(fā)以及運(yùn)用不可能一勞永逸，這就需要對(duì)當(dāng)前的自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行不斷更新，對(duì)其各項(xiàng)功能進(jìn)行不斷優(yōu)化改進(jìn)，積極順應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展以及行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。今后，要注意將實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)自動(dòng)化向?qū)崿F(xiàn)全面電腦管控的目標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，這樣一來可以使自動(dòng)化控制系統(tǒng)在油田管理工作中的應(yīng)用價(jià)值得到有效提升，同時(shí)也使油田開采工作在實(shí)際展開的過程中可以節(jié)省更多的人力物力，進(jìn)而提升了油田開采經(jīng)濟(jì)效益。

3.4 在就地控制與集中控制相結(jié)合中的應(yīng)用

對(duì)于頁巖油田開采來說，集中監(jiān)控主要是利用微處理機(jī)的監(jiān)控裝置來實(shí)現(xiàn)，在這一過程中，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值得到了充分體現(xiàn)，由于監(jiān)控裝置包括多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)終端與控制室，因此其具有一定復(fù)雜性，自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)用可以使集中控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中脫離人工操作指導(dǎo)，主要以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為操作依據(jù)，通過將現(xiàn)場(chǎng)終端與微處理機(jī)有效結(jié)合的方式來發(fā)揮其自身功能，其靈活性較強(qiáng)，功能也較為全面。在實(shí)際運(yùn)行過程中，不僅可以收集與顯示現(xiàn)場(chǎng)各種參數(shù)數(shù)據(jù)，同時(shí)還可以形成數(shù)據(jù)處理表格，通過報(bào)表的形式將其展示出來。通過對(duì)集中控制儀表的合理選擇，可以實(shí)現(xiàn)在控制室內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)、油泵、閥門的停起與開關(guān)操作，并且可以借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)互聯(lián)共享，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的遠(yuǎn)程遙控交換。但與此同時(shí)，企業(yè)要求相關(guān)操作技術(shù)人員自身具有較高的專業(yè)水平，通過開展裝置自檢、功能自處理等方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的有效擴(kuò)展。對(duì)于此種方案來說，其在實(shí)際應(yīng)用的過程中體現(xiàn)出了較強(qiáng)的可行性，其主要是以氣動(dòng)儀表和電動(dòng)儀表為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的有效擴(kuò)展與修改。

3.5 在分散控制中的應(yīng)用

當(dāng)前來看，自動(dòng)化系統(tǒng)在頁巖油田開采分散控制中應(yīng)用發(fā)揮了良好效果，其主要是以微機(jī)為核心，利用集散裝置開展分級(jí)控制與管理工作，這也為自動(dòng)化管理奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在對(duì)某一油田進(jìn)行開采操作時(shí)，往往很難有效判定哪一種開展方案屬于最佳方案，這時(shí)候則較為適合應(yīng)用分散控制方式，其主要是利用自成體系的工藝與公用系統(tǒng)設(shè)置工程開展現(xiàn)場(chǎng)控制盤，通過這種方式來對(duì)油田開采現(xiàn)場(chǎng)的各種參數(shù)（如溫度、壓力、環(huán)境濕度、液位）情況進(jìn)行有效確定，在實(shí)施過程中如果出現(xiàn)人為操作失誤，則可以對(duì)其進(jìn)行及時(shí)保護(hù)，從而使現(xiàn)場(chǎng)控制盤的運(yùn)轉(zhuǎn)更為規(guī)范，能夠及時(shí)下達(dá)相關(guān)管控指令。同時(shí)，運(yùn)用以自動(dòng)化技術(shù)為基礎(chǔ)的分散管控系統(tǒng)還可以將油田開采現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)信號(hào)、公共警報(bào)信號(hào)及時(shí)傳給中控盤，有利于其對(duì)當(dāng)前情況進(jìn)行及時(shí)優(yōu)化改善。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著我國科技水平不斷提升，自動(dòng)化控制系統(tǒng)在油田中的應(yīng)用越來越深入，但是整體來看，我國油田的自動(dòng)化系統(tǒng)開發(fā)與運(yùn)用方面還有較大的進(jìn)步空間，還需要行業(yè)內(nèi)部專業(yè)人士深入研究，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行效率與質(zhì)量進(jìn)行不斷優(yōu)化，通過對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的不斷更新改造為頁巖油開采管理與生產(chǎn)工作在開展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，更加有利于保障油田開采工作的經(jīng)濟(jì)效益。今后，我國在頁巖油開采工作中運(yùn)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該注意積極吸取西方發(fā)達(dá)國家在此方面先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，從而更好地提升油田開采生產(chǎn)工作的現(xiàn)代化水平。可以看出，自動(dòng)化控制系統(tǒng)的有效應(yīng)用，可以在很大程度上降低相關(guān)工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，與此同時(shí)也使油田開采過程的安全性得到了有效保證，是今后我國油田開采行業(yè)的重要發(fā)展方向之一。