重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院

電氣自動化技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用

徐健重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院

電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用主要集中在對設(shè)備和工藝的監(jiān)控方面，依靠計算機技術(shù)、控制理論、電氣設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行監(jiān)控和操作，主要包括現(xiàn)場總線監(jiān)控、集中監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控。把現(xiàn)場總線中的智能儀表等儀器設(shè)備與DSC連接，完善自動化的控制功能，通過軟件和硬件操作帶動電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用?，F(xiàn)場總線通過DSC/PLC網(wǎng)絡(luò)集成，或DSC和PLC相互結(jié)合實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、診斷故障、維修等自動化應(yīng)用操作，完成油田生產(chǎn)現(xiàn)場的可控制化運轉(zhuǎn)。根據(jù)現(xiàn)有油田生產(chǎn)電氣自動化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，實現(xiàn)統(tǒng)一的電氣自動化應(yīng)用系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)總線的監(jiān)控是油田生產(chǎn)全面自動化的發(fā)展趨勢。

電氣；自動化；油田生產(chǎn)；應(yīng)用

隨著油田開采的深入和快速發(fā)展，許多老油田開發(fā)生產(chǎn)越來越困難，生產(chǎn)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上企業(yè)發(fā)展和社會的需求。油井分布廣泛、交通不便、生產(chǎn)工具設(shè)備和工藝落后、管理成本過高的問題嚴(yán)重影響了油田企業(yè)的發(fā)展，這就迫切需要一套自動化監(jiān)控、管理、操作的系統(tǒng)，來對油田整個生產(chǎn)設(shè)備、工藝流程、人員進行管理，對生產(chǎn)過程中油井載荷、液位、溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)進行自動化控制，以達(dá)到成本低、效率高的目的[1]。

電氣自動化技術(shù)是當(dāng)前發(fā)展迅速且應(yīng)用成熟的核心技術(shù)，是集采油生產(chǎn)控制、監(jiān)測與生產(chǎn)管理、地面地下于一體的綜合信息控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分利用計算機技術(shù)、現(xiàn)代控制理論、數(shù)據(jù)通信、電氣設(shè)備控制等科技手段，在油田勘探開采、鉆井、采油工藝、地面管理、油氣集輸?shù)壬a(chǎn)過程中進行自動化控制和操作，極大地提高了油田生產(chǎn)能力和經(jīng)濟效益。

1 電氣自動化技術(shù)概述

1.1電氣自動化技術(shù)應(yīng)用原則

電氣自動化技術(shù)是指通過電氣設(shè)備控制生產(chǎn)工藝設(shè)備和流程進行自動化運轉(zhuǎn)的技術(shù)，電氣自動化技術(shù)應(yīng)用應(yīng)當(dāng)簡單、經(jīng)濟、方便、安全、可靠，應(yīng)從生產(chǎn)成本、設(shè)備安裝、工藝要求、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、管理維護綜合考慮[2]。

1.2電氣自動化技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容

電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用主要集中在對設(shè)備和工藝的監(jiān)控方面，依靠計算機技術(shù)、控制理論、電氣設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行監(jiān)控和操作，主要包括現(xiàn)場總線監(jiān)控、集中監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控。

（1）現(xiàn)場總線監(jiān)控。現(xiàn)場總線主要在油田變配電站、地面生產(chǎn)系統(tǒng)中進行應(yīng)用，應(yīng)用效果較好，自動化設(shè)備的功能相對獨立、組態(tài)靈活，使整個系統(tǒng)可靠性高、易于控制。

（2）集中監(jiān)控。集中監(jiān)控利于油田生產(chǎn)的系統(tǒng)化管理，通過一個處理器全部集中控制油田生產(chǎn)的所有功能，方便監(jiān)控和管理，但是會影響到自動化控制處理速度。

（3）遠(yuǎn)程監(jiān)控。通過信號傳輸對生產(chǎn)設(shè)備進行遠(yuǎn)程監(jiān)控，在中央控制室或調(diào)度室控制油田現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的狀態(tài)，促使其能夠自動化調(diào)節(jié)、運轉(zhuǎn)、啟停等。

2 技術(shù)優(yōu)勢

當(dāng)前，電氣自動化技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用已十分普遍，其應(yīng)用編程及接通開口已基本形成標(biāo)準(zhǔn)化。針對油田生產(chǎn)現(xiàn)場地面工程管理、油氣開采系統(tǒng)、集輸系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)等，自動化技術(shù)已全面覆蓋，其主要應(yīng)用過程如圖1所示。

圖1 油田電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用

電氣自動化技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用主要是為了達(dá)到提高工作效率，減少工作量的目的，通過電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用，油田生產(chǎn)管理實現(xiàn)了一系列優(yōu)化，取得了應(yīng)有的優(yōu)勢和作用，如表1所示。

表1 電氣自動化技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用優(yōu)勢

3 在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1現(xiàn)場總線

油田企業(yè)現(xiàn)場總線是指通過計算機網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)連接自動化控制系統(tǒng)和智能現(xiàn)場設(shè)備，將生產(chǎn)儀器儀表等設(shè)備和現(xiàn)場連接進行有機整合，是電氣自動化應(yīng)用的體現(xiàn)?，F(xiàn)場總線對油田企業(yè)具有十分重要的作用，它通過多點通信、控制現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)且具有開放性和互操作性，是現(xiàn)代油田企業(yè)電氣自動化發(fā)展的趨勢。

通過電氣自動化技術(shù)將現(xiàn)場總線技術(shù)與DSC技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用到油田控制系統(tǒng)當(dāng)中，把現(xiàn)場總線中的智能儀表等儀器設(shè)備與DSC連接，完善自動化控制功能，通過軟件和硬件操作帶動電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用?，F(xiàn)場總線通過DSC/PLC網(wǎng)絡(luò)集成，或DSC和PLC相互結(jié)合實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、診斷故障、維修等自動化應(yīng)用操作，完成油田生產(chǎn)現(xiàn)場的可控制化運轉(zhuǎn)。

3.2分布式控制

分布式控制是指對油田生產(chǎn)現(xiàn)場進行劃分，將開采系統(tǒng)、集輸系統(tǒng)、轉(zhuǎn)運系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)等按照功能或工藝進行劃分，對各個子系統(tǒng)連接單獨的智能設(shè)備和自動化控制系統(tǒng)，使每個子系統(tǒng)單獨完成數(shù)據(jù)采集、處理、分析和操作。通過各個單元的獨立控制和獨立自動化運行，實現(xiàn)整個生產(chǎn)系統(tǒng)的高效運轉(zhuǎn)。

分布式控制可確保電氣自動化應(yīng)用具有良好的可控性，便于操作和維修保養(yǎng)，易于實現(xiàn)數(shù)字監(jiān)控、人機交互等，也可以使微處理機器和控制器、測量設(shè)備、儀器儀表等結(jié)合使用，便于自動化操作。

3.3油田變配電系統(tǒng)

變配電站是油田生產(chǎn)現(xiàn)場得以正常運轉(zhuǎn)的重要部門，運用電氣自動化技術(shù)實現(xiàn)變配電的自動化控制是油田生產(chǎn)的重要技術(shù)手段，它是一個集成的控制系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，實現(xiàn)對電網(wǎng)的自動控制，促使油田變配電網(wǎng)按照既定程序運行，保證油田電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。

電氣自動化技術(shù)在油田變配電中的應(yīng)用主要采取三種方式：一是柱上設(shè)備自動化技術(shù)，充分考慮分段器、重合器、故障檢測器等元器件的協(xié)調(diào)，發(fā)現(xiàn)故障時能夠及時自動隔離，自動恢復(fù)供電。二是通過遙控、遙感自動化控制，實現(xiàn)遠(yuǎn)程實時監(jiān)控，人工遠(yuǎn)距離遙控、調(diào)節(jié)、通信，控制電網(wǎng)負(fù)荷和切換。三是通過FTU、通信網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用軟件等輔助技術(shù)實現(xiàn)人工智能和油田電網(wǎng)自動化管理。

4 應(yīng)用趨勢

4.1實現(xiàn)統(tǒng)一的電氣自動化應(yīng)用系統(tǒng)平臺

油田企業(yè)是我國經(jīng)濟發(fā)展和社會進步必不可少的重要支柱，大力推動油田企業(yè)發(fā)展，加強電氣自動化的應(yīng)用是發(fā)展趨勢。未來油田企業(yè)必將加強電氣自動化技術(shù)創(chuàng)新，對電氣自動化技術(shù)控制采用統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺，把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)相結(jié)合，研發(fā)具有油田企業(yè)生產(chǎn)管理實際特色和針對性功能的系統(tǒng)，對油田生產(chǎn)電氣自動化應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)“統(tǒng)一監(jiān)控、分散管理”的控制模式，以更好的對油田企業(yè)生產(chǎn)整個流程進行控制，實現(xiàn)其自動化系統(tǒng)順利運行。

4.2實現(xiàn)現(xiàn)場總線的監(jiān)控

電氣自動化技術(shù)作為一門新型技術(shù)和人機轉(zhuǎn)換技術(shù)，要使其應(yīng)用于油田生產(chǎn)當(dāng)中，就需要對其結(jié)構(gòu)進行通用化設(shè)計。對油田生產(chǎn)系統(tǒng)電氣構(gòu)成進行普遍性設(shè)計，確保企業(yè)管理系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、現(xiàn)場監(jiān)控、遠(yuǎn)程調(diào)控等系統(tǒng)之間信息順暢傳輸，確保管理人員、操作人員能夠在辦公室全面掌握油田生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備運轉(zhuǎn)情況并進行設(shè)備操作，實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)施各個方面的傳輸總線進行監(jiān)控，確保電氣自動化技術(shù)的可靠性。通過強化系統(tǒng)總線對各個分線進行監(jiān)控，能夠方便的對生產(chǎn)設(shè)備進行操控，不但提高生產(chǎn)效率，同時還降低了成本。

4.3實現(xiàn)油田生產(chǎn)全面自動化

通過開發(fā)油田電氣自動化操控系統(tǒng)、運行軟件和編碼程序，使得不斷創(chuàng)新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)應(yīng)用到自動化系統(tǒng)當(dāng)中，油田生產(chǎn)現(xiàn)場系統(tǒng)運行步驟、故障判斷、故障處理、參數(shù)設(shè)置和調(diào)解、操作切換等信息數(shù)據(jù)得到及時準(zhǔn)確的傳輸，并實現(xiàn)機器設(shè)備自動操作，進一步降低油田生產(chǎn)人工作業(yè)量。通過軟件應(yīng)用和系統(tǒng)操作將電氣自動化技術(shù)實現(xiàn)“橫向到邊、縱向到底”，全面覆蓋整個油田生產(chǎn)系統(tǒng)。

[1]姜桂林．油田電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題及發(fā)展趨勢[J]．油氣田地面工程，2013，32（11）：92-93.

[2]湯明偉．電氣自動化在油田企業(yè)的應(yīng)用[J]．硅谷，2012（21）：115．

（欄目主持關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.2.014