孫海瑞

摘要：隨著油田數(shù)字化建設(shè)的不斷深入，大量自動化、智能化程度高的儀表設(shè)備廣泛應(yīng)用于油田生產(chǎn)中，滿足了油田生產(chǎn)、開發(fā)的需求，確保了生產(chǎn)現(xiàn)場前端數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性、提高了生產(chǎn)過程的可控度、降低了生產(chǎn)人員勞動強(qiáng)度，使油田生產(chǎn)、開發(fā)發(fā)生質(zhì)的飛躍。文中對油田自動化儀表的應(yīng)用與維護(hù)進(jìn)行了探討，具有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：自動化儀表；應(yīng)用；維護(hù)

1 油田自動化儀表概況

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，油田大力倡導(dǎo)數(shù)字化建設(shè)。數(shù)字化是將各種信號及信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字或數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)信息建立數(shù)字化模型，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼，導(dǎo)入計算機(jī)內(nèi)部，進(jìn)行統(tǒng)一處理。數(shù)字化具有集成、定量、智能等特點(diǎn)，用數(shù)據(jù)說話，聽數(shù)據(jù)指揮，充分利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)、數(shù)據(jù)共享技術(shù)、視頻處理技術(shù)、智能分析技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的準(zhǔn)確判斷及控制，優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程，提高生產(chǎn)自動化程度，降低生產(chǎn)人員的勞動強(qiáng)度。

在油田生產(chǎn)過中，在地面過程建設(shè)中大量采用自動化控制技術(shù)和裝備，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動化控制，代替生產(chǎn)操作人員的勞動，提升自動化控制水平，降低生產(chǎn)人員勞動強(qiáng)度。在油田自動化儀表系統(tǒng)中，使用變送器采集生產(chǎn)過程中溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)，為生產(chǎn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)提高前端數(shù)據(jù)。整個自動化系統(tǒng)組成包括自動測量系統(tǒng)、自動信號系統(tǒng)、自動保護(hù)系統(tǒng)、自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其中，自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)和自動保護(hù)系統(tǒng)有DCS來實(shí)現(xiàn)，DCS是分散控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用計算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)、控制技術(shù)，圖形技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程 的控制和管理，并且能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交換，在油田自動化生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。

2 DCS控制系統(tǒng)

2.1 DCS 系統(tǒng)功能

（1）可實(shí)現(xiàn)對整個工藝流程實(shí)時監(jiān)測動態(tài)模擬。DCS 系統(tǒng)可對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)時監(jiān)測的情況對其進(jìn)行模擬，進(jìn)而將采油過程中可能發(fā)生的情況更為直觀的呈現(xiàn)在技術(shù)人員面前，以此促使其能夠及時為采油工作做好準(zhǔn)備。

（2）所有數(shù)據(jù)的采集與存儲以及實(shí)時趨勢曲線描述。使用 DCS 控制系統(tǒng)，可讓數(shù)據(jù)的采集與分析更為簡便，其所使用的實(shí)時趨勢曲線對于數(shù)據(jù)的分析與整理具有一定幫助，使技術(shù)人員能夠一目了然，避免了操作與實(shí)際不符的情況。

（3）自動定時對班報表、日報表、月報表以及年報表的打印輸出。早期的自動儀表控制系統(tǒng)需要人工手動進(jìn)行報表打印與輸出，不僅增加了工作時間，同時也無法達(dá)到相對良好的工作效果，進(jìn)一步增加了采油工作的基本成本，不利于對成本的控制。

（4）超限報警以對報警信號的匯總、存儲、報警報表打印輸出。超限報警是保護(hù)采油安全的一種有效措施，傳統(tǒng)的報警方式不僅不夠安全，在報警延遲上也有一定的問題，而 DCS 控制系統(tǒng)的超限報警更為完善，可在第一時間進(jìn)行報警信號的存儲與輸出，在較大程度上提升了采油工作的安全性。

2.2 操作站

操作站是DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換的平臺，其功能主要包括：以不同形式顯示各種生產(chǎn)過程變量，允許操作人員干預(yù)生產(chǎn)過程；存儲各種生產(chǎn)過程變量的歷史數(shù)據(jù)，可以對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；顯示和打印各種關(guān)鍵信息；自主編制各種用戶顯示界面，靈活調(diào)用各種顯示信息；編制各種數(shù)據(jù)表格形式，打印輸出各種數(shù)據(jù)表格；監(jiān)測各儀表設(shè)備工作狀態(tài)，裝載各控制管理軟件；對通訊線路上的各種設(shè)備進(jìn)行組態(tài)，將組態(tài)結(jié)果裝載到各對應(yīng)設(shè)備；實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自我診斷。DCS系統(tǒng)具有傳統(tǒng)控制儀表所不具備的巨大優(yōu)勢，在油田得到廣泛應(yīng)用。

2.3 中央控制

系統(tǒng) DCS 子站通過通信總線接入中央控制室的 DCS 系統(tǒng)，在中央控制室可顯示系統(tǒng) DCS 子站的實(shí)時數(shù)據(jù)庫、流程與儀表檢測點(diǎn)圖形實(shí)時顯示、趨勢報表等系統(tǒng)數(shù)據(jù)的生成和下裝，完成對子站系統(tǒng)自診斷和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的列表和后備，DCS 運(yùn)行用 Windows7 操作系統(tǒng)。同時中央控制室的工程師站可對下一級的 DCS 子站進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)、下裝，在授權(quán)的情況下，可對 DCS 子站進(jìn)行在線或離線修改，為中央控制室值班長等管理人員進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行情況、制定決策提供數(shù)據(jù)，從而對設(shè)備、人員優(yōu)化管理，實(shí)現(xiàn)過程的優(yōu)化和動態(tài)綜合自動化管理。

2.4 通訊方式

DCS系統(tǒng)子站與中央控制室主系統(tǒng)通過通信總線雙絞線或光纜接人，通信總線為雙冗余采用子站總線通信的方式有明顯的優(yōu)點(diǎn)，可減少電纜布線在具體實(shí)施中，根據(jù)操作要求，設(shè)計成以下幾種形式：①DCS子站由遠(yuǎn)程I/O組成，設(shè)有操作員站，信號用總線傳送至中央控制室的DCS系統(tǒng)；②DCS子站由遠(yuǎn)程I/O與PLC相銜接的方式組成；③設(shè)計中也有嘗試用現(xiàn)場總線儀表，以節(jié)省電纜光纜安裝工程量；④攝像監(jiān)視系統(tǒng)單獨(dú)成系統(tǒng)，也可設(shè)計成攝像進(jìn)人DCS成為畫中畫的兼容系統(tǒng)在具體過程設(shè)計中，一般用FF總線、Profibus總線，鑒于從成熟的角度考慮，設(shè)計中以Profibus總線為首選，Profibus用令牌傳遞，多主站協(xié)議，持有令牌的站可輪詢其他站。

3 自動化儀表系統(tǒng)存在的問題

自動化儀表雖然相比于傳統(tǒng)儀表具有相對較多的優(yōu)勢，但仍存在一定的問題。

主要的問題首先是系統(tǒng)功能過多，大部分不實(shí)用，難以在采油過程中發(fā)揮作用。同時在監(jiān)測站點(diǎn)的設(shè)置方面，也存在著一定的問題，專業(yè)功能性不強(qiáng)，無法為采油企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益。其次在社會效益方面，也不能夠發(fā)揮出較為良好的效果。在多數(shù)的使用過程中，自動化儀表過于依賴實(shí)際情況，導(dǎo)致智能儀表在環(huán)境相對惡劣的情況下容易出現(xiàn)信息不準(zhǔn)及故障的情況。最后是專業(yè)人員的缺失與設(shè)備維護(hù)難度過大，相對而言維護(hù)成本也不斷增加，給設(shè)備的正常使用與采油工作帶來一定的影響。

4 自動化儀表的維護(hù)

由于設(shè)備常年在地表下受到不同程度的腐蝕，對器件都有一定的損傷，所以要加強(qiáng)日常的保養(yǎng)。在日常維護(hù)過程中主要是觀察及更換測試信號燈，對老化的線路及受損的元件及時更換，以免影響正常工作。在更換測試信號燈時，要注意不是任何信號燈都可以安裝到此儀表設(shè)備上，因?yàn)樵诟邷馗邏旱沫h(huán)境下，一般的信號測試燈不易承受，即便安裝好以后，在自動化儀表正常工作過程中，甚至有時使用不到1 h就會炸裂。目前信號測試燈都是采用耐高溫、耐高壓的材料制作，并且在燈泡內(nèi)充入了惰性氣體 — —氖氣，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易發(fā)生爆炸等現(xiàn)象。

在對老化的線路更換時，也要注意以下幾點(diǎn)原則：首先，設(shè)備本身的功率較大，對纜線的粗細(xì)程度有一定的要求，過細(xì)的線纜不僅會燒焦本身絕緣膠皮，而且引帶的電流較小，不能支撐設(shè)備的功率，使儀表發(fā)出“嗡嗡”的聲響，這對設(shè)備的損壞最大；其次，較粗的纜線提供的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于儀表正常工作時的功率，所以纜線的功率務(wù)必要選擇好；最后，是對零部件的更換，對于一般的零部件而言，只要掌握好技術(shù)參數(shù)，在數(shù)控車床上進(jìn)行相應(yīng)的加工便可得到。但是在這里面也包含了許多小細(xì)節(jié)，其中之一就是零部件的材質(zhì)。需要耐酸堿的材質(zhì)時，就不能用簡單的鐵、鋁等制做，需要用到合金。合金的最大優(yōu)點(diǎn)就是多種金屬混雜在一起，兼容了多方材質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。

5 結(jié)束語

自動化儀表技術(shù)發(fā)展技術(shù)較快，在多個油田的開采過程中發(fā)揮出了較大作用，是油田開采中必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施。但由于受技術(shù)使用較為繁瑣及維護(hù)成本過高等因素影響，導(dǎo)致自動化儀表技術(shù)的發(fā)展受到制約，難以進(jìn)行推廣與應(yīng)用，對于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化油田產(chǎn)生了不利影響，所以需在后期使用過程中不斷進(jìn)行探索，將自動化儀表技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化與完善，進(jìn)而為油田開采行業(yè)的數(shù)字化發(fā)展奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

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（作者單位：大慶油田采油三廠第二油礦）