刁海勝

[摘 要] 通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運行及配套項目實施，建立油田無人值守站。無人值守站由PLC控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)組成。通過建立中心站管理模式，結(jié)合自動化技術(shù)，實現(xiàn)油田增壓站、供注水站的無人值守管理。

[關(guān)鍵詞] 油田無人值守；PLC控制系統(tǒng)；通信網(wǎng)絡(luò)；SCADA系統(tǒng)

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 15. 031

[中圖分類號] TE938；TP393 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2018）15- 0084- 02

0 引 言

油田無人值守站建設(shè)是一個系統(tǒng)工程，結(jié)合油田管理現(xiàn)狀，充分運用自動化、信息化、數(shù)字化、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)，前端站點通過PLC控制系統(tǒng)，按照緊急情況“一鍵關(guān)?！钡陌踩刂扑悸罚ㄟ^對站內(nèi)局部關(guān)鍵工藝流程實施連鎖保護改造，提高現(xiàn)場自動化、智能化、數(shù)字化水平。依托油田通信網(wǎng)絡(luò)以及SCADA工控平臺，安全、經(jīng)濟、高效地建成遠(yuǎn)程監(jiān)控中心站，實現(xiàn)對上游無人值守站的遠(yuǎn)程監(jiān)控，著力提升油田管理的“信息化、自動化、數(shù)字化、智能化、現(xiàn)代化”水平。

1 PLC控制系統(tǒng)的開發(fā)

PLC是可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Cntroller）的簡稱，其實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機。PLC系統(tǒng)主要用于油田生產(chǎn)過程中的順序控制，隨著計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展以及用戶需求的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理及運動控制等功能。近年來，隨著油田數(shù)字化、自動化要求的不斷提高，PLC控制系統(tǒng)在油田的生產(chǎn)中得到越來越多的應(yīng)用，并取得較好的應(yīng)用效果，提高了油田的工作效率，也保證了油田的安全生產(chǎn)。PLC作為無人值守站的控制中樞，一套標(biāo)準(zhǔn)、高效、可維護性強的PLC控制程序能夠有效提升無人值守站點的數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定性，多種模式的控制腳本是降低勞動強度最直接而且有效的手段。

根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的自動化硬件基礎(chǔ)以及運行控制要求，PLC標(biāo)準(zhǔn)化程序開發(fā)需要完成的內(nèi)容是完善數(shù)據(jù)采集程序的優(yōu)化、完成核心控制程序的開發(fā)、預(yù)留自動化升級程序接口。因此完成改造后的無人值守站程序，應(yīng)當(dāng)具備部分流程的應(yīng)急切換以及自動輸油、供注水功能，但同時站點PLC仍以監(jiān)視為主，進入或退出自動控制需要由中心站員工通過由SCADA監(jiān)控平臺遠(yuǎn)程確認(rèn)后執(zhí)行。以增壓站外輸控制為例，分為兩種方式：以緩沖罐液位為控制目標(biāo)的，分段控制+高啟低?？刂撇呗?；以外輸排量為控制目標(biāo)的，PID控制+高啟低?？刂撇呗?。為進一步提高無人值守站的安全運行水平，在常規(guī)的控制以及操作模式下，無人值守站PLC控制程序需要充分考慮站點在各類異常情況下的故障處置功能。

2 通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的升級

通信網(wǎng)絡(luò)油田實現(xiàn)無人值守管理的基礎(chǔ)，通過實現(xiàn)從環(huán)境、資源到應(yīng)用的全部數(shù)字化，在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上構(gòu)建一個數(shù)字空間，提升傳統(tǒng)生產(chǎn)的運行效率，最終實現(xiàn)生產(chǎn)過程的全面信息化，從而達到提高管理水平和生產(chǎn)效率的目的。

根據(jù)無人值守建設(shè)需要，對單鏈路、樹形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)進行全面升級，在充分利用現(xiàn)有光纜、桿路資源及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的基礎(chǔ)上，新建光纜，構(gòu)建作業(yè)區(qū)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)環(huán)路，在當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中斷后自動切換至反向鏈路，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)“零中斷”，整體提升生產(chǎn)站點網(wǎng)絡(luò)鏈路抗風(fēng)險能力，縮短鏈路中斷后的恢復(fù)時間，以滿足SCADA等生產(chǎn)管理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行需求。對各匯聚網(wǎng)絡(luò)的傳輸線路全部升級為1 000 Mbps，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行網(wǎng)關(guān)下移優(yōu)化，確保為無人值守管理提供一套高速、安全、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

3 SCADA系統(tǒng)集中管理

SCADA系統(tǒng)是一類功能強大的計算機遠(yuǎn)程監(jiān)督控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它綜合利用了計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，完成了對分散的測控點的各種設(shè)備實時數(shù)據(jù)采集，本地或遠(yuǎn)程的自動控制，以及實現(xiàn)了對生產(chǎn)過程的全面實時監(jiān)控，并為安全生產(chǎn)、 調(diào)度、管理、優(yōu)化和故障診斷提供必要完整的數(shù)據(jù)及技術(shù)支持。油田SCADA系統(tǒng)分為廠級、作業(yè)區(qū)級、站級三級管理體系，系統(tǒng)的總體設(shè)計主要包括油井、增壓站、接轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站等及相關(guān)集輸管網(wǎng)和水源井、注水站、注水井及其管線的數(shù)據(jù)自動采集和控制、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、油氣田生產(chǎn)作業(yè)管理及運行監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)等內(nèi)容，不同層級的界面顯示及管理權(quán)限均有所不同。中心站改變了原有的站點分散管理模式，建立了基于無人值守井站的區(qū)域性生產(chǎn)管理、運行維護、應(yīng)急處置和遠(yuǎn)程控制中心，旨在落實作業(yè)區(qū)調(diào)控中心作業(yè)指令，并對流程區(qū)域內(nèi)的井組、管線、站點進行日常管理。

基于工作界面和職能的整合，中心站監(jiān)控崗位員工所需面對的監(jiān)控畫面遠(yuǎn)多于之前的獨立站點，需承擔(dān)所有無人值守站的站控系統(tǒng)和井站視頻監(jiān)控，如果沿用之前單站獨立運行的監(jiān)控系統(tǒng)將會持續(xù)加重中心站的監(jiān)控任務(wù)，因此中心站SCADA系統(tǒng)監(jiān)控界面的整合便顯得日益重要。監(jiān)控參數(shù)的增多，實現(xiàn)快速直觀地查看生產(chǎn)運行狀態(tài)是監(jiān)控界面優(yōu)化的重中之重，通過比較，利用曲線展示原油集輸和注水系統(tǒng)能夠更加直觀的體現(xiàn)參數(shù)變化情況，便于崗位員工快速進行判斷。

SCADA系統(tǒng)的推廣以及無人值守配套功能的完善，對油田生產(chǎn)、安全管理帶來諸多益處，產(chǎn)量監(jiān)控功能為實時調(diào)度提供了更及時、有效的管理手段，油水井工況分析判斷為技術(shù)人員進行產(chǎn)量分析、動態(tài)分析提供了更科學(xué)、有效的依據(jù)。通訊故障分析功能使數(shù)字化專業(yè)技術(shù)人員對現(xiàn)場故障的判斷更加及時、準(zhǔn)確。

4 結(jié) 語

無人值守站通過站內(nèi)自動化升級改造，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、定期巡檢、應(yīng)急聯(lián)動，能夠有效緩解用工壓力，提高勞動效率，同時在中心站管理模式下，工作直接安排至中心站，由值班站長負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)組織，減少了中間環(huán)節(jié)，組織機構(gòu)更加精簡，資源配置更加合理，班站潛能充分發(fā)揮，生產(chǎn)組織效率大大提升，中心站將原有分散員工集中管理、群體生活，解決了吃飯、飲水難，生活枯燥等現(xiàn)實問題；同時通過組織學(xué)習(xí)培訓(xùn)、文體娛樂等活動，員工在不斷提升個人素質(zhì)的同時，豐富了業(yè)余生活，增進了團隊意識。無人值守管理有效緩解了當(dāng)前油田用工緊張的重要手段，更重要的是深化數(shù)字化應(yīng)用，提升油田開發(fā)的科技含量，提高油田開發(fā)效益，減低安全風(fēng)險，形成一套安全、高效、經(jīng)濟的現(xiàn)代化管理體系。

主要參考文獻

[1]楊俊清，劉讕，段清龍. PLC控制系統(tǒng)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2015（1）：56-57.