自动化工业控制系统及其在油田生产过程中的应用
李晓雷
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李晓雷 ,. 自动化工业控制系统及其在油田生产过程中的应用[J]. 石油科学研究,2021.1. DOI:10.12721/ccn.2021.158065.
摘要: 油田生产作业会受到自然条件和周围环境等多方面因素的影响,开采工作实施难度较大。而且,油田开采过程中投资巨大,一旦出现开采问题,那么会直接影响到整个石油开采工作。随着我国科学技术及经济水平的发展,计算机技术以及网络技术在各个行业都得到了高速发展。并且可编程的控制系统,还有集散控制系统以及数据采集和监控系统都在油田中得到了广泛的应用。将自动化控制技术应用油田开发工作之中,可以及时发现生产中存在的安全问题并排除隐患。
关键词: 自动化工业控制系统;油田生产;生产安全性
DOI:10.12721/ccn.2021.158065
基金资助:

1自动化工业控制系统的现状分析

自动化工业控制系统是一种建立在计算机技术和通信科技基础上形成的现代化技术,这种技术的应用可以对所有处于控制系统内的设备、仪表进行自动化操控和管理。在实际应用中,要充分考虑到油田生产开采工作特征,从根本上加强人机交互性,通过人机合作,让油田开采生产工作的各个环节都得到稳定落实,包括勘探、开发、处理以及集输等工作,让其全部融入到自动化工业控制系统当中,打造全新的管理形式。当前,虽然油田作业技术已经趋于完善,但是在实际运行中,还是会出现因为数据监测等其他方面的问题导致的事件。通过自动化工业控制系统技术的应用,可以帮助采油作业区工作人员及时掌握油水井动态、现场生产设备运行等各种情况,确保在发现意外情况时,人员可以及时到达现场,并根据现场实际情况有针对性的采取措施,在最大程度上避免安全事故的发生。

2自动化工业控制系统在油田生产管理中的应用分析

2.1自动化系统管理分析

自动化系统管理是自动化工业控制系统在油田生产管理中的主要功能,根据实际生产现状可以将其分为三个部分,通过三级管理层层递进,保证油田生产管理工作的稳定开展。

(1)第一层级,厂级中心。例如,根据某油田生产管理情况来看,工作面很多,设置厂级中心可以让采油厂更好的汇总把控各生产现场的实际生产情况,对各生产现场信息进行处理。在实际应用中,还可以生成相应的报表,实现动态分析和实时数据分析。

(2)第二层级,中心站。中心站就是建立在作业区域的自动化系统,中心站主要负责数据参数监控、传输及现场自动化设备管理控制,更好的处理数据信息。

(3)第三层级,无人值守站。利用远程终端对数据进行采集及分析判断,并采用物联网将处理结果、具体判断分析发送给中心站,中心站在接受到有关指令的时候,也可更快做出反应。

2.2采油井监控管理分析

在实际应用中,油井的监控管理是油田生产管理中的核心关键,在开采的过程中,油田油藏采出程度不断增加,产出的油含水越来越高。但想要延长油井的生产周期,提高油田油藏采出率,就要加强油井的监管控制,实现数据现场采集及油井远程控制,从而提高机采井的系统效率。例如,在某公司第一采油厂作业区,使用的数字化抽油机及传统抽油机,在管理中考虑到多方面影响因素,针对抽油机进行改进,安装井口RTU设备,采集油井角位移、载荷、电流参数、电压参数及远程控制设备,针对井场安装井场回压压力变送器;针对硫化氢降控,安装井口含水分析仪、自动液面测试仪等采集设备。以此全面监控油井采油设备,为自动化工业控制系统提供才相应的数据支持。基本实现了场站无人值守,现场生产过程中不需要通过人工的方式对采油现场进行巡查,只要定期对现场的监控设备进行维护管理。例如现场抽油机示功图采集,在抽油机上安装RTU、载荷传感器、角位移传感器等设备,就可以对抽油机运行参数进行监测,通过示功图判断抽油机及井下采油泵运行工况,如果功图判断抽油机井出现了断脱、凡尔漏失等工况,那么工况系统会发出警报,通过HMI监控终端远程操作将出现设备的故障关停,然后在安排专业的人员去现场进行油井维护维修,可减少设备隐性故障时间,提高生产时率。

2.3数据信息的收集分析

在自动化工业控制系统当中,数据信息采集是必备功能,作业区域内所有设备运行过程中的所有参数信息都可以通过这个控制系统进行自动化采集,包括电压、电流、流量等数据,从而实现自动化采集。人工监测当中,所有获得的资料精准度、可靠性无法得到根本上的保证,资料数据的可参考性较低,但是在自动化工业控制系统中,可以降低人为因素的影响,提高数据采集的真实性和准确度。在实际应用中,中心站可以通过对运行数据的采集汇总,设定正常运行数据报警阈值,厂级中心也可以根据收集到的数据资料,形成具体的报表,及时发现其中存在的风险,对设备运行状况进行判断,保证油田现场开采的稳定进行。

2.4设备自动化控制分析

自动化工业控制系统在油田生产管理中的实际应用作用有很多,不仅仅是上文中提及的内容,自动化工业控制系统还具备场站设备自动化控制的作用。在系统中安装具有远程控制功能的设备,如电动三通阀、电动两通阀等,就可以实现自动化控制功能。以场站电动三通阀为例,在现场生产的过程中,该设备根据生产需要进行流程的自动切换,以保证应急状态下的安全库容。又如:在远程启停站点输油泵的过程中,电动两通阀与程序协作,自动按照设定程序开关阀门,保证了现场操作的无人化安全化。

2.5安全系统的监控分析

通过自动化工业控制系统可以更好的提高油田生产安全,通过安装压力变送器和紧急关断阀,采用平台可编程控制器进行监测,一旦有关数据超越阈值,就要通过远程控制实现紧急关断。此外,油气泄露监测、火灾报警检测、原油进出口温度等都可以通过控制系统进行监控,以有效确保油田开发中的各项工作的稳定安全开展。

2.6原油管道运输的管理分析

除了上述几方面之外,原油的管道运输也是采油厂的重要工作,将自动化控制系统应用其中,可以保证管道运输工作的稳定进行,避免发生大的原油泄露的情况,同时将因为泄露问题而造成的污染降至最低,确保油田生产开采过程的安全性和环保性。在日常原油管道输送的过程中,在原油汇管的关键位置上安装了压力变送器、流量计及紧急关断阀,通过压力压差以及上下游流量差等方式进行监控报警,一旦发现管道出现了泄露情况,通过紧急关断阀可以在第一时间将管道关闭,隔离采油流程,方便进行抢险抢修。通过这种方式,及时的控制泄露情况,避免污染范围进一步扩大,而且还可以更好为工作人员处理泄露问题,争取更多的时间。

3结语

总而言之,自动化控制技术在推动采油厂安全生产及提高劳动效率中具有重要的意义,将自动化技术应用到油田生产管理过程当中,可以将人为因素造成的失误概率降到最低。在实际应用中,自动化控制技术通过传感器、变送器、控制器等多种设备,在系统终端实现统一控制和远程操作,提高了油田生产安全性。

参考文献

[1]姚继荣.油田电力系统自动化控制技术应用及趋势分析[J].电子制作,2019(12):61-62.

[2]李智.浅谈油田自动化系统中的油井监控技术[J].信息系统工程,2019(03):73.

[3]刘超.油田联合站自动化控制系统设计研究[J].中国设备工程,2019(10):162-163.

作者简介:李晓雷(1979年5-),性别:女,籍贯:山东省文登市, 民族:汉族,  学历:本科学历 , 单位 :黑龙江省大庆油田有限责任公司第一采油厂仪表安装维修大队。

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