數字油田儀表運維與檢測工作探討

馮然

（大慶油田第一采油廠，黑龍江 大慶 163000）

近年來，由于石油資源需求量越來越大，各個油田生產規模急劇增加，傳統的管理模式已無法適應油田開發的需要，因此必須進行創新和改革才能提高企業的競爭力。信息時代的到來，使得很多油田利用現代信息技術，打造了數字油田。數字化技術為油田的高效開發提供了強有力支持，同時也促進了企業管理信息化水平提升。在數字化油田趨勢下，生產模式以及運營模式都得到了有效提升，油田生產也逐步由粗放型向精細化轉變。同時，在數字油田建設過程中，要加強對相關設備的管理，增加設備運維、檢測等方面的投資。

1 數字油田儀表的應用優勢

1.1 具有節能環保優勢

相關設備可以自動監測和控制油井中的生產數據以及其他參數。數字油田一般都裝備有多種裝置，這些技術很多都實現了自動化，在提高工作效率和降低能耗方面起到很大作用。油田作業可以采用這樣的裝置。目前，油田企業大多采用自動化儀表來控制油井生產過程，以達到節能降耗之目的，極大地降低了能源的無謂消耗，滿足了節能環保的要求。目前，我國大多數油田都安裝有自動儀表，通過計算機對井下各種參數實施自動控制，使整個油井處于一種受控狀態，從而保證油井產量穩定。自動化儀表在油田作業中，主要承擔監測和控制任務，相對傳統人工監控而言，自動化儀表的監控效率高，可實現連續監控、監控精度高。同時，自動化設備還可以自動調節油井壓力和溫度等參數，使其更加適合石油開采需求，提高采油效率。

1.2 可以實現計算機全自動管理

對數字化油田自動化設備而言，可利用計算機程序綜合管理該裝置。同時，采用集中控制系統，將整個系統分成若干個獨立模塊，由計算機完成所有工作任務。油田中的中央集成板采用構建數據模型的方式進行集中控制，采用計算機控制技術來取代傳統的手動操作，并將現場采集數據以數據文件形式存儲于數據庫中。每個區域都有一個控制中心，中心與各個工作站連接，各工作站之間相互通信，并可以進行遠程訪問。通過自動控制系統可以實現對各類裝置的監測和控制，自動化系統中智能模塊能夠及時地發現設備在運行使用過程中存在的各類問題，經專業人員迅速辦理，減少了故障及各類問題的發生。技術人員采用先進技術將設備狀態數據存儲在數據庫內，并通過無線網絡傳輸至遠端服務器。另外，在裝置的自動監控方面，監測的方向及參數可人為調節，結合實際需求，選擇適當監控方式，提高管理便捷性。

2 數字油田儀表運維與檢測的思路

2.1 優化儀表運維流程

在數字油田中，設備運維顯得格外重要，將這些新技術引入數字化油田儀器設備中，實現了從傳統的人工操作向自動化、信息化操作轉變，最終達到降低勞動強度。為了保證設備運維工作有效進行，專業技術人員對油田幾年來設備集中監控及運維工作進行經驗總結，總體工作量及工作量的劃分也作了相應的完善。通過信息化手段將設備運行狀態信息上傳至地面數據中心，形成了數字化運維管理平臺。數字化油田儀器運維流程的優化，要從多個方面入手：（1）搭建專業平臺，進行遠程診斷和評價。建設數字化運維，應用此平臺，實現了油田前端設備的監測和診斷，探測設備故障，發現后自動報警，提示相關運維人員到場對設備進行巡視。（2）現場更換及離線維護。在油田生產過程中，存在多種多樣的裝備，設備故障，影響生產，降低了因設備故障給生產帶來的不良影響，有必要在原來運維的基礎上加以革新。同時，允許采用現場中轉更換及離線維修方式，使專業運維人員能夠遠程判斷設備，入場現場替換。

2.2 完善儀表檢測方式

目前的技術條件下，采用實驗室內試證方法進行設備驗收存在諸多問題。沿用實驗室常規檢測方法，現場拆解調試的工作量很大。根據國家計量檢定規程要求，對無線遠傳機進行在線測試，以現場校準為主，補充離線檢查。（1）主要是現場標定，離線監測作為輔助手段。對于需要更換或修理的部件，可以選擇在生產過程中對其實施在線檢測。工作區配備專業設備運維團隊，定期用高精度儀器現場對比測量。對于需要更換的零部件，應根據廠家提供的說明書及圖紙資料，按照標準和要求對零件進行拆卸、組裝或修復。若兩儀器測量結果存在顯著差別，需要把故障設備拆下送到廠里去。修復后須經實驗室測試，以備件的形式進入備件庫。（2）增加試驗資格，確定試驗周期。在今后的工作中，應將測試周期與測試成本相結合來選擇最優方案。通常建議采用在線方式進行驗證，即在實驗室通過軟件計算出測量不確定度，然后將其輸入到計算機中，由計算機給出結果，并根據實際運行狀況，建立離線驗證標準，離線驗證各儀器誤差范圍。為了確保設備檢測對數字化油田的效果，相關部門對設備檢測時，要按照油田裝備配置情況劃分裝備，以及開發出切合油田實際的裝置。在確定了設備后，需要開展后期設備試驗工作。試驗計劃要清晰地包含不同種類裝備的測試內容、流程、注意事項、試驗方法及周期。試驗結果應以報告形式提交給用戶，在隨后的設備試驗中，要嚴格按照該方案進行。一旦發現設備存在隱患時，應及時報告給相關單位。如果檢測到該裝置存在異常情況，立即征求供應商的意見。對出現故障或需要更換的儀表，必須及時通知維修單位，并按要求將相關數據記錄保存。儀表是測量設備運行參數和故障信息的重要工具，也是整個系統中最基本、最關鍵的部分。在后續的巡檢工作中，承擔儀表巡檢工作的相關部門及工作人員應當按照本程序進行，確保并提升儀表巡檢工作的全面性與規范性。同時要做好記錄并及時上報相關情況，嚴格實施設備質量總體水平的檢查。

3 數字油田儀表運維與檢測路徑

3.1 構建運維檢測體系

運維職責的劃分強化維護管理體系建設，維護工作量和細化各項崗位職責等。建立基于信息化技術的智能化巡檢系統和遠程監控管理系統，實現設備狀態實時監測與故障預警預報，保障了油田安全平穩高效運轉。經營數字化油田，有必要建立一個可以在設備運維階段執行的兩階段管理模型。各級人員需明確各自職責范圍和權限，并建立有效的激勵約束機制，以保障運維隊伍穩定有序地進行日常維護工作。檢修單位的管理部門、生產經營部門應當加強設備的運行維護和應急調度工作，建立以三級維修為基礎的運維檢查體系，定期組織巡檢活動和專項監督檢查活動，并根據實際情況進行調整或修改。油田企業的所有二級單位都應組成專門的運維檢查組，與一級運維單位合作，保證了設備運維的同步進行。通過建立“三級”管理體系來保證設備運維人員能夠有效參與到日常設備管理工作中去，并能及時獲取設備狀態信息及故障分析結果。油田一級運維單位在設備運維中處于主要地位，既要維護原有運維驗證方法，還必須與油田設備操作更新配置相結合，在驗證方法上不斷創新。在一級運維單位的設備運維工作中，要加裝雷達、后端系統，承擔管控平臺工作、生產運維的管理與監督。同時對現場儀表進行在線監測，及時反饋設備運行狀況，并將故障信息通過網絡傳輸到上級單位。在二級單位辦公網絡上建立統一的監控中心，針對二級機組運行維護工作，必須建立專業運維隊伍，挑選專業運行維護人員，并配備相應數量的維修工具和檢測儀器。隨著數字化采油模式的逐步建立，必須加強儀表管理，保證儀表正常運行，減少維修費用。數字化油田的實施，各作業區會由專業儀表操作員承擔，并且要建立維護小組。儀表組是由各生產班組組成的，主要承擔全廠所有儀表的檢修與維護任務，一般情況下，不需再單獨設置儀表維修隊。日常的設備管理，故障報告、現場設備的替換、無線儀表的在線測試和其他工作約需8 ～10 人，對人的技術要求不高，需要具備一定的動手能力。

3.2 構建數字化運維管理平臺

（1）管理平臺技術架構。采用分布式的技術架構，在采油廠數字化改造的基礎上，建立生產運維數據庫，搭建了數字化運維管理平臺。其中，運維對象層為運維人員提供了操作指導，包括巡檢任務、故障分析及處理、應急預案等內容。業務應用系統通過統一接口接入運維對象層，并在運維對象層中完成相關功能的集成。運維對象層實現了對于現場設備、傳輸設備和服務器的管理、對視頻和其他數字化設備進行監測。運維對象層為底層的各種物理設備及各類軟件、硬件設施提供統一的標準服務接口。業務功能層包括設備控制模塊、故障處理模塊、告警分析及預警模塊、系統設置模塊。應用層以設備的狀態監控為主，包括設備信息管理等、運維團隊管理、運維事件管理、設備驗證檢測管理、知識庫管理。（2）管理平臺的基礎信息庫。數字化運維平臺的基礎信息庫是以設備信息庫、運維人員庫、事件庫、知識庫、故障問題庫，組態信息庫等6 個數據庫構建與管理。（3）管理平臺功能模塊的設計。通過對上述各模塊進行合理有效的劃分與設置，使之能夠滿足企業不同層次管理人員需求。數字化運維管理平臺主要分設備庫管理、設備狀態監控、設備運維管理、設備變更管理、運維人員隊伍的管理、分配信息管理、知識庫管理的7 個功能模塊，對裝置的運行狀態及異常信息進行實時監測，實現了從設備的購置到進、出、裝、用、運、檢、修、報廢全過程管理。追蹤設備運維事件進展情況，監控設備運行情況和故障發生地點，記錄所述裝置的替換事件，對所述基礎信息進行更新。在遠程導入過程中，對配置信息進行設備替換或者修復，重視流程及結果信息記錄裝置的運維處理。

3.3 構建運維檢測中心

擴建標定室并將其劃分為3 個區，各區設置了現場過程模擬。在此基礎上，通過分析不同類型設備的特點和需求，設計一套基于物聯網技術的智能巡檢系統。（1）在實驗室內進行現場過程的仿真。隨著油田開發進入中后期，對自動化水平的要求越來越高。油田集中監控站的數量在逐年上升，PLC 控制系統有很多種，類型不一致，保養困難，一定要加強完善系統。在這些基礎之上建立了一個完整的遠程監控中心，可將整個油田生產運行中的所有數據進行集中存儲與分析。（2）遠程運維中心。儀器維修室是遠程控制與維修的中心，設有大屏幕、通訊設備、工控機等，實現對各業務單元數據進行統一管理，并將故障上報到運維中心。運維中心網管系統同步連接，借助運維軟件，對現場設備的參數及運行狀況進行了實時分析，第一時間找出現場出現的問題，方便維護人員發現問題，并及時解決。（3）維修備件庫與維修平臺。搭建一個以“數字”為中心，以“人”為主線，集維修保養技術研究與應用于一體的維修管理平臺。依據數字化油田設備運行維護檢測方案。維修創新工作平臺由各類設備，儀表等組成，作為維護與研究開發的基本硬件，主要裝備示波器萬用表、信號發生器、焊臺和其他裝置。每層貨架都有相應的存放空間，可以放置一些常用的配件或者特殊的產品。同時，將待維修逆變器與控制面板布置區域進行布置。

4 結語

在信息時代來臨之際，油田行業已經步入新的發展時期，信息化成為推動油田現代化發展的重要手段。尤其在自動化方面，將智能化技術運用到油田企業，加快數字油田的建設速度。針對數字油田的建設需要，基于智能化技術，配置數字化裝備。當前，許多油田已經實現了數字化，油田裝備有多種裝置，并且這些裝置的自動化程度也非常高，這對檢測提出了很高的要求。因此，為了順應數字化油田的發展之路，設備運維檢測期間，要全面強化運維檢測的理念與技術創新，解決儀器使用中的各種問題。