張 洋

（長(zhǎng)慶油田分公司第九采油廠，銀川 750006）

SCADA系統(tǒng)在油田中的應(yīng)用研究

張 洋

（長(zhǎng)慶油田分公司第九采油廠，銀川 750006）

為適應(yīng)“數(shù)字油田”這一石油行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的要求，嘗試建立油田生產(chǎn)自動(dòng)化實(shí)時(shí)全過(guò)程監(jiān)控的SCADA系統(tǒng)，以提高油氣生產(chǎn)管理水平是有必要的。本文從SCADA系統(tǒng)的概述出發(fā)，簡(jiǎn)要分析油田SCADA系統(tǒng)的重要性，并就SCADA系統(tǒng)在油氣生產(chǎn)中的應(yīng)用做了相關(guān)研究，以期為我國(guó)油田事業(yè)的發(fā)展提供借鑒。

SCADA系統(tǒng)；油田；應(yīng)用

1　SCADA系統(tǒng)簡(jiǎn)介

SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，主要是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制與遠(yuǎn)程調(diào)度，可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行設(shè)備的實(shí)時(shí)控制和監(jiān)視，具備數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警等功能。由于SCADA系統(tǒng)的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、天然氣運(yùn)輸、石油化工、供水及水處理等諸多領(lǐng)域。

2　油田SCADA系統(tǒng)建設(shè)的重要性

近年來(lái)，我國(guó)石油工業(yè)以“降本增效，提高管理水平”為改革目標(biāo)，勞動(dòng)效率、開(kāi)發(fā)水平和經(jīng)濟(jì)效益穩(wěn)步提高。但石油開(kāi)采技術(shù)水平、信息化建設(shè)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有一定差距。1970年，長(zhǎng)慶油田開(kāi)始進(jìn)行油氣勘探開(kāi)發(fā)建設(shè)，現(xiàn)累計(jì)探明油氣地質(zhì)儲(chǔ)量54 188.8萬(wàn)噸。在石油生產(chǎn)過(guò)程中，油水井、集輸站點(diǎn)和注水站點(diǎn)是一個(gè)緊密聯(lián)系的整體，監(jiān)測(cè)各站點(diǎn)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)設(shè)備，保證對(duì)油氣田生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的全程監(jiān)控至關(guān)重要。但目前各站控系統(tǒng)只能采集本站數(shù)據(jù)，有關(guān)部門不能及時(shí)、動(dòng)態(tài)地了解油氣田的開(kāi)采集輸情況，阻礙油氣集輸管理水平的提高。為有效解決這一問(wèn)題，長(zhǎng)慶油田以《中國(guó)石油“十二五”信息技術(shù)總體規(guī)劃》為指導(dǎo)，進(jìn)一步推進(jìn)油田油氣生產(chǎn)信息化建設(shè)，積極致力于油田SCADA系統(tǒng)建設(shè)。

3　SCADA系統(tǒng)在油田中的應(yīng)用

1997年，長(zhǎng)慶油田引進(jìn)SCADA系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)近20年的建設(shè)和發(fā)展，2014年6月形成長(zhǎng)慶油田采油作業(yè)區(qū)SCADA系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。目前，該系統(tǒng)已進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。由于長(zhǎng)慶油田工作區(qū)域分布廣泛、生產(chǎn)設(shè)施分散，SCADA系統(tǒng)“分散控制，集中管理”的設(shè)計(jì)思路符合其生產(chǎn)實(shí)際，同時(shí)有利于油田由傳統(tǒng)的以工程為單位的組態(tài)開(kāi)發(fā)逐步向系統(tǒng)化、模塊化發(fā)展。

SCADA系統(tǒng)分為各個(gè)級(jí)別，控制中心通過(guò)一個(gè)總控制中心控制下屬各個(gè)控制點(diǎn)，層次分明。該系統(tǒng)利用一個(gè)統(tǒng)一的油氣生產(chǎn)管控一體化平臺(tái)，統(tǒng)一監(jiān)視和調(diào)度生產(chǎn)運(yùn)行情況，各站點(diǎn)能實(shí)時(shí)監(jiān)控上下游站點(diǎn)以及所轄油水井的生產(chǎn)運(yùn)行情況，并通過(guò)對(duì)歷史記錄數(shù)據(jù)的分析優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)，可充分發(fā)揮作業(yè)區(qū)調(diào)控中心對(duì)產(chǎn)量、注水、各站運(yùn)行狀況監(jiān)控的職能，提升作業(yè)區(qū)生產(chǎn)運(yùn)行管理效率。

3.1生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控

主要為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)液量監(jiān)控和注水量監(jiān)控。系統(tǒng)可采集監(jiān)控各集輸站點(diǎn)的庫(kù)存、產(chǎn)進(jìn)、配產(chǎn)、配產(chǎn)差等數(shù)據(jù)，同時(shí)統(tǒng)計(jì)分析當(dāng)天的計(jì)劃開(kāi)井?dāng)?shù)、實(shí)際開(kāi)井?dāng)?shù)、前日庫(kù)存以及產(chǎn)量進(jìn)度等數(shù)據(jù)并形成報(bào)表。另外，統(tǒng)計(jì)對(duì)比作業(yè)區(qū)下轄各注水干線的供水量、注水量、供注差值、配注量及配注差等。

3.2集輸流程監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作業(yè)區(qū)站點(diǎn)集輸流程的壓力、溫度、液位、流量、含水量及設(shè)備參數(shù)等數(shù)據(jù)，同時(shí)遠(yuǎn)程操作控制現(xiàn)場(chǎng)重點(diǎn)運(yùn)行設(shè)備。自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前站點(diǎn)油井?dāng)?shù)量、當(dāng)前油井開(kāi)井?dāng)?shù)量、當(dāng)前油井功圖上線數(shù)量，抽油機(jī)啟停狀態(tài)及遠(yuǎn)程啟停、油井工況分析結(jié)果，并具備故障預(yù)警功能。

3.3注水流程監(jiān)控

監(jiān)控干線瞬時(shí)流量、累積流量、分水器壓力、當(dāng)前注水量、庫(kù)存注水量，并形成報(bào)表；監(jiān)控注水閥組的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，采集站點(diǎn)名稱、注水干線名稱、配水間名稱、注水井名稱、分水器壓力、管壓、瞬時(shí)流量以及累積流量等數(shù)據(jù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)注水井單井流量的智能調(diào)控——自動(dòng)“恒流”注水功能；監(jiān)控水源井實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，自動(dòng)采集水源井產(chǎn)水量、深井泵三相電流、電壓工作參數(shù)，智能判識(shí)發(fā)生故障并啟動(dòng)自動(dòng)停泵保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)注、供水站站內(nèi)的注水泵的狀態(tài)監(jiān)控、遠(yuǎn)程啟?？刂乒δ芗皢⑼Ｊ录涗浌δ堋?/p>

3.4安全監(jiān)控

基于“打造三道防線，落實(shí)四級(jí)責(zé)任，筑牢四級(jí)防控體系”的原則，監(jiān)控與該段管網(wǎng)關(guān)聯(lián)的全部站點(diǎn)的進(jìn)出口壓力、流量、溫度等參數(shù)，并自動(dòng)生成顯示壓差、流量差等相關(guān)趨勢(shì)曲線；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各井場(chǎng)的出口壓力、作業(yè)區(qū)管理輸油泵的運(yùn)行狀態(tài)及各生產(chǎn)區(qū)域的氣體濃度等，設(shè)置報(bào)警功能。同時(shí)系統(tǒng)對(duì)于遠(yuǎn)程啟停、參數(shù)調(diào)整等操作有記錄功能。

4　SCADA系統(tǒng)建設(shè)面臨的困難

在SCADA系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，還存在諸多問(wèn)題，亟待進(jìn)一步解決。第一，早期建設(shè)的油水井以及站點(diǎn)設(shè)備必然存在設(shè)備老化問(wèn)題，在系統(tǒng)調(diào)整升級(jí)過(guò)程中需要更換設(shè)備，耗費(fèi)成本高。第二，部分新建井?dāng)?shù)字化建設(shè)水平低，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。第三，系統(tǒng)現(xiàn)在還處于建設(shè)階段，穩(wěn)定性和可靠性還需長(zhǎng)期測(cè)試。第四，現(xiàn)階段的SCADA系統(tǒng)大多采用較大的控制保護(hù)屏，占地面積大，安全性能不高，難以對(duì)系統(tǒng)自身設(shè)備的正常運(yùn)行和整個(gè)設(shè)備電網(wǎng)的狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。

SCADA系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中依然面臨諸多困難，但只要我們積極探索解決問(wèn)題，作業(yè)區(qū)生產(chǎn)運(yùn)行與系統(tǒng)結(jié)合度將不斷加深，SCADA系統(tǒng)建設(shè)也將逐步完善。SCADA系統(tǒng)在油田的應(yīng)用，為油氣田生產(chǎn)的安全、高效運(yùn)行提供了技術(shù)保障。該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)采集及時(shí)、準(zhǔn)確，可實(shí)現(xiàn)全面、動(dòng)態(tài)監(jiān)控效，且故障發(fā)生率低。為進(jìn)一步完善油田SCADA系統(tǒng)，應(yīng)堅(jiān)持“循序漸進(jìn)、穩(wěn)扎穩(wěn)打”的原則，統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施，不斷優(yōu)化系統(tǒng)，提升油田的生產(chǎn)管理水平。

主要參考文獻(xiàn)

［1］梁國(guó)強(qiáng)，楊志，黃富君，等.SCADA系統(tǒng)在油氣田生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2013（23）.

［2］郭寶靈.油氣田生產(chǎn)中SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用化工管理［J］.化工管理，2014（17）.

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.16.062

TE938

A

1673-0194（2015）16-0089-01

2015-06-21