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        油田地面工程建設中自動化技術(shù)的應用

        2019-02-08 23:07:13吳長城
        全面腐蝕控制 2019年10期
        關(guān)鍵詞:水井工藝流程油氣

        吳長城

        (大慶油田第一采油廠基建工程管理中心,黑龍江 大慶 163000)

        0 引言

        很多油田生產(chǎn)和作業(yè)區(qū)域的位置都比較偏遠,自然條件十分惡劣,油氣生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)的人口較少,交通情況較差。油田地面工程建設需要保護自然生態(tài)環(huán)境,避免占用農(nóng)田和草原,嚴格按照油田地面工程設計和施工標準進行建設,為了減少油氣站場和地面管線鋪設數(shù)量,需要配套應用成熟的自動化控制技術(shù),對油水井和場站進行實時監(jiān)測和控制,降低油田地面工程建設成本,保證油氣安全生產(chǎn)[1]。

        1 油氣生產(chǎn)工藝配套的自動化技術(shù)

        1.1 集油工藝

        某油田采用了環(huán)狀集油、末端摻水的集油處理工藝,需要對油水井進行實時計量,不需要建設計量站等站場,減少了集輸管線長度,有效地節(jié)約了油田地面工程建設成本。但無法再利用傳統(tǒng)方式實現(xiàn)對油水井進行計量,兩個集油站點的摻水量需要采取自動控制方式,防止出現(xiàn)摻水量不平衡的現(xiàn)象,以免在冬季氣溫較低的條件下,使集輸管線出現(xiàn)凍堵。還需要對混合液閥池溫度進行實時監(jiān)測,從而對不同端點的摻水量進行調(diào)節(jié)。采用傳統(tǒng)的人工操作方式面臨較大的困難,需要采用自動化技術(shù)來進行監(jiān)測和控制,可以應用油水井無線監(jiān)控和計量技術(shù),獲取到抽油機井示功圖、油水井工作壓力等信息,遠程對抽油機進行啟??刂?。為了保證獲取到油水井運行信息的精度,配置了計量標定裝置,對存在較大誤差的油水井和采用油設備傳感設備進行標定,采用示功標定裝置進行定期標定,使計量誤差低于規(guī)范要求。閥池運行溫度的采集,把傳感器數(shù)據(jù)利用無線通信技術(shù)傳送到油井生產(chǎn)自動化裝置中,與油井生產(chǎn)參數(shù)共同上傳[2]。

        1.2 注水工藝

        注水井應用串聯(lián)注水、井口調(diào)控工藝流程,可以減少管線鋪設長度,不需要再建設配套的注水間,可以節(jié)省注水站場建設費用。采用人工計量方式也無法滿足注水井數(shù)據(jù)采集的要求,也不能很好地對單井注水配注進行合理地調(diào)整。需要在注水井口設置高壓流量自動監(jiān)測儀,利用注水井監(jiān)測控制系統(tǒng)把水井運行數(shù)據(jù)進行傳輸,油田生產(chǎn)監(jiān)控中心可以輸出注水量調(diào)節(jié)命令,注水井可以自動完成注水量的控制。

        1.3 站場工藝

        油田閥組間和聯(lián)合站是重要的地面建筑工程,閥組間主要用于對摻水量進行分配和計量、混合液返回站場的流量計量、集輸系統(tǒng)運行壓力和溫度監(jiān)測、可燃氣體濃度監(jiān)測和排風裝置控制等,聯(lián)合站主要用于對原油和伴生氣的處理、進行摻水和外輸、原油拌熱等,從油井中開發(fā)出來的油液需要采取密閉的處理工藝流程,實現(xiàn)油水氣三相分離,可以獲取到大量的原油伴生氣,可以用于加熱爐燃燒和發(fā)電,回收的污水進行過濾和沉降處理之后再重新注入到地下,從而對傳統(tǒng)的工藝流程進行改進[3]。

        采用自動化技術(shù)對閥組間的運行溫度、壓力、可燃氣體濃度、油液生產(chǎn)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)視頻等進行實時采集和處理,實現(xiàn)對排風扇的聯(lián)動控制,并對可燃氣體濃度進行報警,真正達到了無人值守。聯(lián)合站應用自動化控制技術(shù),可以對油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行實時采集,把獲取到的數(shù)據(jù)進行分析后輸入到數(shù)據(jù)庫,對異常的工作情況發(fā)出報警信號,根據(jù)工作需要把生產(chǎn)數(shù)據(jù)形成報表。油田監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)對回水罐液位進行控制,及時地注水來保證液位處于合理高度。對污水罐液位進行控制,避免出現(xiàn)罐體被抽空現(xiàn)象。通過監(jiān)測三相分離器中原油、液位和氣體的液位和壓力,采用PID控制方式來進行控制。注水泵電機采用變頻調(diào)速技術(shù),實現(xiàn)對注水量的精確控制。電動閥門可以減輕作業(yè)人員的勞動強度,采用遠程控制方式實現(xiàn)對閥門的啟??刂啤?/p>

        2 油田地面工程自動化系統(tǒng)設計

        2.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計

        油田地面工程自動化系統(tǒng)設計和建設,需要把聯(lián)合站作為監(jiān)測控制中心,把油水井、閥組間和聯(lián)合站等生產(chǎn)單位作為控制節(jié)點,建立起油田生產(chǎn)SCADA監(jiān)測控制系統(tǒng)。油氣生產(chǎn)單元利用PLC和遠程控制終端等進行數(shù)據(jù)采集和控制,利用無線技術(shù)或者通信電纜來傳送油氣生產(chǎn)數(shù)據(jù),聯(lián)合站中的監(jiān)測控制中心對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行處理和分析。抽油機井運行狀態(tài)數(shù)據(jù)生成的示功圖、油井運行壓力和溫度等數(shù)據(jù)傳輸,采用了近程無線數(shù)據(jù)通訊技術(shù),避免通訊線纜的敷設對農(nóng)田和草原的破壞。油水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)和聯(lián)合站監(jiān)控中心,利用McWill無線技術(shù)實現(xiàn)通信,該技術(shù)可以實現(xiàn)IP移動寬帶接入,為用戶提供大容量無線寬帶業(yè)務,為油水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集和視頻監(jiān)測提供足夠的帶寬,可以更好地解決油田偏遠區(qū)域的數(shù)據(jù)傳輸和通信問題。

        2.2 監(jiān)測控制中心

        聯(lián)合站作為油田生產(chǎn)區(qū)域的監(jiān)測控制中心,根據(jù)油氣田地面工程數(shù)字化建設的相關(guān)規(guī)定內(nèi)容,需要聯(lián)合站自動系統(tǒng)可以實現(xiàn)對轄區(qū)油水井、集輸管道等生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行采集和處理,對生產(chǎn)工藝流程進行動態(tài)演示,對生產(chǎn)異常情況進行報警,把生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換成報表。對油氣生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息進行存儲和管理,建立起生產(chǎn)趨勢圖。采用PID控制方式,提高被控對象的動作精度??梢詫崿F(xiàn)對油氣生產(chǎn)設備的批量控制,也可以在緊急條件下立即停車。對油水井流量進行準確地計量和管理,對油田站場生產(chǎn)情況進行視頻監(jiān)測,可燃氣體濃度超過標準值會及時發(fā)出報警信號。數(shù)據(jù)通信端口可以實現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)和控制設備的數(shù)據(jù)交互,為監(jiān)控中心提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息,并接受控制指令。

        2.3 監(jiān)控軟件和數(shù)據(jù)庫

        油田生產(chǎn)自動化控制系統(tǒng),需要結(jié)合油田生產(chǎn)工藝需求,開發(fā)出應用軟件和數(shù)據(jù)庫,采用組態(tài)軟件開發(fā)出滿足監(jiān)控功能的人機界面,可以更為直觀的顯示出油田生產(chǎn)的工藝流程,采用SQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)對油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行存儲和分析,開發(fā)示功圖軟件,并同步顯示油井生產(chǎn)電流和功率等數(shù)據(jù)信息,對原油產(chǎn)量進行計量和存儲。

        3 結(jié)束語

        油田地面工程建設中自動化技術(shù)的應用,可以對生產(chǎn)工藝流程進行優(yōu)化,減少對土地資源的占用,對油田生產(chǎn)工藝流程進行監(jiān)控,可以實時掌握油田生產(chǎn)情況,進一步提高了油田管理水平。

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