王磊(大慶油田有限責任公司第十采油廠規(guī)劃設計研究所，黑龍江 大慶 163000)

0 引言

目前，在油田領域內(nèi)逐漸數(shù)字化、開始應用自動化技術(shù)，進而促使油田開采效率得到提升，降低工作人員的工作壓力，使油田開采更為便捷。同時，在進行油田開采工作的時候，其穩(wěn)定性相對較強，不但能夠在一定程度上降低油田內(nèi)部存在的潛在風險，還可以為油田的順利進行做出保證。時代的發(fā)展和進步使油田開采工作不但要迎合時代發(fā)展腳步，還要對油田工作理念進行更新，觀察市場風向，促使原有技術(shù)水平得到提升，利用自動化儀表能夠滿足當下數(shù)字化油田內(nèi)部的工作需求。

1 自動化儀表在數(shù)字化油田內(nèi)應用概述

近幾年我國逐漸提升了對于數(shù)字化油田建設的重視程度，伴隨著數(shù)字化油田建設不斷深入，油田內(nèi)部生產(chǎn)方式也由原有的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)化為了當前的自動化生產(chǎn)方式，在實際采油生產(chǎn)過程中，油田可以通過對于一些智能化，自動化設備的使用，提升油田開采效率，迎合當前油田開采需要。自動化儀表就能夠符合油田內(nèi)部生產(chǎn)需求，同時油田生產(chǎn)過程中的油水處理站，中轉(zhuǎn)站等設備對于所需儀器的精準度要求較高，這時為了提升測量效率就應該合理使用自動化儀表。自動化儀表的使用能夠?qū)囟?，壓力，流量和液位進行有效掌握，進而及時將生產(chǎn)參數(shù)和信息采集并傳輸至服務器內(nèi)，降低工作人員的工作壓力，使工作效率得到顯著提升。自動化儀表在油田中的使用讓原有的油田從粗放式發(fā)展轉(zhuǎn)移到了當下歷史性發(fā)展，不但為油田生產(chǎn)操作起到了促進作用，還為油田內(nèi)部工作人員起到了輔助作用，使其能夠?qū)崿F(xiàn)安全生產(chǎn)，提高油田運行平穩(wěn)性。數(shù)字化油田中的數(shù)字化主要是將一些復雜信息和數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)化，使其能夠成為可以度量的數(shù)字和內(nèi)容，并為上述數(shù)據(jù)進行數(shù)字化模型的建設，使其成為二進制代碼，進入計算機內(nèi)部便于對其統(tǒng)一處理。數(shù)字化不但具有一定的集成性，還具有系統(tǒng)性和智能性，數(shù)字化油田可以使油田內(nèi)部一些信息和數(shù)據(jù)的分析以計算機智能分析實現(xiàn)，進而提升分析精準性，增強油田生產(chǎn)作業(yè)過程中的管理和判斷。自動化儀表屬于當前油田內(nèi)部發(fā)展較快的技術(shù)之一，自動化儀表在數(shù)字化油田中的使用能夠?qū)⒕W(wǎng)絡設備和技術(shù)相結(jié)合，從而達到合理的工廠管理控制，完成生產(chǎn)控制目標。

2 自動化儀表控制基礎

2.1 自動化儀表內(nèi)部結(jié)構(gòu)

自動化儀表運行過程如圖1所示。

圖1 自動化儀表運行過程

油田內(nèi)部在實際開采的過程中，都會在采油設備上進行自動化裝置布置，從而使其代替人工操作，節(jié)約人力資源，促使油田能夠在不同程度上合理開采。而自動化儀表運行過程中變送器主要是對油田開采過程中產(chǎn)生的溫度，壓力和液位進行有效測量，還可以為油田生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)信息支撐，為其穩(wěn)定采集奠定基礎。自動化系統(tǒng)可以分為自動化測量，自動化信號，自動化連鎖，自動化調(diào)節(jié)系統(tǒng)等，不同的自動化系統(tǒng)對于油田開采帶來的作用各不相同，只有所有自動化系統(tǒng)將其作用充分發(fā)揮出來，才可以為油田穩(wěn)定開采運行起到輔助作用。而油田內(nèi)部自動化系統(tǒng)的運行都是以DCS為基礎開展的，DCS作為分散控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)集中顯示，并通過分散控制系統(tǒng)進行過程控制，可以促使人機交換的實現(xiàn)，DCS的優(yōu)勢使其在自動化技術(shù)中獲得了較為廣泛的使用。

作為DCS與現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合設備，自動化儀表可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控，遠程指揮操作，這種遠程管理系統(tǒng)在油田生產(chǎn)中的使用能夠獲得較好的效果，實現(xiàn)油田優(yōu)化生產(chǎn)。DCS控制系統(tǒng)具有的優(yōu)勢是傳統(tǒng)控制儀表無法媲美的，因此當下DCS設備代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀表控制也成為了必然結(jié)果。在DCS操作站內(nèi)部，實際配置設施分為主機和液晶顯示器，其中主機內(nèi)部包括Penrtium處理器，500G硬盤，8G內(nèi)存，可以對系統(tǒng)進行實時升級。液晶顯示器為Dell21英寸顯示器，其實際分辨率為1600*1280[1]。

2.2 控制室和控制站的連接

DCS系統(tǒng)子站可以借助總線連接使其接入中央控制室內(nèi)，中央控制室能夠?qū)CS系統(tǒng)子站實時監(jiān)控內(nèi)容和數(shù)據(jù)庫顯示出來，實現(xiàn)趨勢報表的數(shù)據(jù)生成，完成子站系統(tǒng)自主診斷和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的列表及后備，同時對于流程和自動化儀表檢測點的實時顯示還能夠為油田運行提供支撐。DCS系統(tǒng)能夠借助Windows操作系統(tǒng)對中央控制室內(nèi)工作人員進行控制，使其對DCS系統(tǒng)子站進行系統(tǒng)組態(tài)，下裝，在獲得控制授權(quán)的情況下可以對DCS系統(tǒng)子站提供離線修改，使中央控制室管理人員能夠更好的對系統(tǒng)運行情況進行掌握，并對設備及人員實施優(yōu)化管理，加速過程動態(tài)自動化管理。DCS系統(tǒng)的優(yōu)勢在于可以對油田內(nèi)部整個控制流程進行實時監(jiān)測，還可以進行動態(tài)模擬，保證所有采集數(shù)據(jù)的實時性，對其進行儲存還可以以趨勢曲線描述。DCS系統(tǒng)能夠?qū)蟊泶蛴≥敵觯瑢Τ薷婢蛯Ω婢盘栠M行合理匯總，并儲存。DCS系統(tǒng)三級權(quán)限主要分為操作人員，控制工程師，經(jīng)理三級，DCS系統(tǒng)能夠?qū)⒉煌瑢蛹壍目刂茩?quán)限分割開來，保證數(shù)據(jù)的安全性。

DCS系統(tǒng)子站和中央控制室主系統(tǒng)的連接是借助通信總線接入的，通信總線屬于雙冗余，主要使用子站總線通信方式對其進行控制，DCS系統(tǒng)的優(yōu)勢較為明顯，可以進一步降低電纜布線數(shù)量，并在實際操作過程中按照實際需求將其設計成不同的形式?？偩€通信形式主要分為四種，第一種為DCS系統(tǒng)由I/O構(gòu)成子站，并設置相應的操作人員，利用總線將信號傳輸至中央控制室內(nèi)的系統(tǒng)。第二種為DCS系統(tǒng)利用I/O使其與PLC相連接構(gòu)成子站[2]。第三種在設計過程中使用了總線儀表，從而降低實際工作量。第四種為攝像監(jiān)視系統(tǒng)單獨構(gòu)成，這一系統(tǒng)還可以通過攝像進入DCS系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生兼容情況。在實際設計過程中，一般情況下會采取基金會總線和Profibus總線，但是結(jié)合實際油田內(nèi)部控制情況參考，設計過程中應該將Profibus總線作為主要總線，建立多主站協(xié)議。

3 自動化儀表與油田生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的融合

3.1 自動化儀表誤差調(diào)節(jié)及選擇標準

對于自動化儀表誤差的表現(xiàn)形式進行分析，主要有三種誤差表現(xiàn)形式，其中主要包括絕對誤差，相對誤差和傳導誤差，油田在實際生產(chǎn)工作的過程中周圍環(huán)境相對復雜，因此在這時就會對自動化儀表的測量準確性產(chǎn)生一定的干擾，這時工作人員就需要對自動化儀表進行有效管理，為自動化儀表能夠獲得高質(zhì)量數(shù)據(jù)做出保證。所以，在進行儀表校對的時候需要注意一定的問題，在選擇儀表的時候需要遵循相應的標準，保證儀表具有可靠性。工作人員在選擇自動化儀表的時候需要結(jié)合油田內(nèi)部工作環(huán)境進行選擇，保證自動化儀表的主要規(guī)格和功能符合油田生產(chǎn)情況[3]。此外，工作人員在選擇自動化儀表的過程中需要合理考量，避免后期出現(xiàn)自動化儀表與投放測量位置不契合的現(xiàn)象產(chǎn)生。針對多種形式的自動化儀表需要隨著時代發(fā)展不斷更新和完善，因此對于后期維修步驟較多，維修難度較大的自動化儀表，更需要維修人員提升自身的專業(yè)能力，定期對自動化儀表進行檢查，盡早發(fā)現(xiàn)自動化儀表中存在的問題，降低后期維修支出。

3.2 自動化儀表的應用效果

自動化儀表和數(shù)字化油氣生產(chǎn)管理控制一體化系統(tǒng)的結(jié)合可以分為多個部分，其中第一個部分屬于現(xiàn)場信息采集，控制環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)需要由自動化儀表完成。而第二個環(huán)節(jié)為通信網(wǎng)絡環(huán)節(jié)，第三個環(huán)節(jié)為監(jiān)控中心，這一環(huán)節(jié)需要由自動化儀表DCS系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)實現(xiàn)。油田生產(chǎn)過程中，采油生產(chǎn)中轉(zhuǎn)站，聯(lián)合站和輸氣輸油中心內(nèi)部生產(chǎn)參數(shù)在通過自動化儀表測量后都會直接將測量所得數(shù)據(jù)傳輸至油田內(nèi)部網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)中，這不但可以保證生產(chǎn)人員能夠及時看到油田內(nèi)部各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，還可以使工作人員的操作更加便捷，加速油田內(nèi)部生產(chǎn)實施，降低人員投入，節(jié)約支出[4]。假如在油田內(nèi)部輸油管道空間跨度相對較大，一般情況下輸油管道長度會跨越上千公里，因此這時在進行輸油管道監(jiān)控安裝的時候存在一定的難度，為了更好的滿足這一點就需要對輸油管道各個采集點的參數(shù)充分掌握，不但要了解輸油管道的壓力和實際流量，還需要掌握輸油管道溫度。在數(shù)據(jù)采集完畢傳輸至監(jiān)控中心后就可以對其實施綜合性分析，這時系統(tǒng)構(gòu)成主要分為監(jiān)控點和監(jiān)控中心。監(jiān)控點的布置需要使其靠近管道通過路徑，在一段距離之后就可以進行監(jiān)控測量點的設置，對輸油管道壓力進行監(jiān)控，并將檢測到的數(shù)據(jù)傳輸至服務器。數(shù)據(jù)在傳輸至監(jiān)控中心之后就可以進行數(shù)據(jù)記錄，隨后通過分析參數(shù)找出泄漏點和泄漏原因，從而及時對泄漏點進行處理，避免產(chǎn)生資源浪費。而這一過程主要依賴于前期的監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心這一步驟，這一過程實現(xiàn)了DCS控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡的結(jié)合[5]。

在某油田內(nèi)部使用自動化系統(tǒng)主要將其分為進行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)控制的系統(tǒng)和用來保護設備和工作人員安全的系統(tǒng)。其中第一種控制形式將DCS系統(tǒng)的特點充分體現(xiàn)出來，而第二種保護形式則是有效避免系統(tǒng)故障的出現(xiàn)，避免出現(xiàn)安全事故，對于生產(chǎn)裝置的輔助可以將PLC和DCS系統(tǒng)相結(jié)合。一些油田內(nèi)部產(chǎn)量不高，且由于油田位置較為偏遠，導致油田內(nèi)部自動化水平較低，在進行參數(shù)檢測的時候不以自動化設置為主，大多檢測都直接指示直讀動圈儀表，實現(xiàn)人工操作。針對這些地區(qū)自動化的應用也成為了亟待解決的問題，這一現(xiàn)象導致自動化儀表實現(xiàn)了廣大應用。但是結(jié)合大部分自動化儀表在油田中的實際應用可以得知，在使用自動化儀表的采油區(qū)域內(nèi)，技術(shù)人員可以將測控儀表和實際操作工藝相結(jié)合，對檢測點進行合理優(yōu)化進而實現(xiàn)自動化儀表的合理使用，進一步降低能耗，將自動化儀表的作用充分發(fā)揮出來[6]。

4 結(jié)語

綜上所述，油田內(nèi)部開采作業(yè)的過程中，想要進一步提升其穩(wěn)定性和可靠性就需要將自動化儀表應用到開采過程中。作為當下油田開采工作過程中較為重要的環(huán)節(jié)，自動化儀表的應用可以及時發(fā)現(xiàn)油田工作中存在的問題，這時工作人員就可以及時采取合理的措施對其進行更新和完善，發(fā)揮出自動化儀表的最大優(yōu)勢，為油田產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎。