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        集油間智能摻水管理的探索與實(shí)踐

        2022-06-03 12:48:35曲勝龍
        電腦知識與技術(shù) 2022年8期

        曲勝龍

        摘要:為解決前線崗位缺員的問題,大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠正在大力推進(jìn)數(shù)字化建設(shè)進(jìn)程。在集油間的數(shù)字化建設(shè)方面,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集、參數(shù)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)等數(shù)字化功能,如何在數(shù)字化基礎(chǔ)上進(jìn)行智能化升級是一項(xiàng)亟待解決的問題。文章提出了基于RTU的二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)智能摻水管理的建設(shè)思路,主要從控制周期、調(diào)節(jié)幅度等關(guān)鍵因素上對智能摻水調(diào)節(jié)規(guī)則進(jìn)行分析和討論,提出一套可行的智能摻水建設(shè)方案。通過智能摻水的應(yīng)用,對集油間無人值守的推進(jìn)具有重大意義。

        關(guān)鍵詞:智能摻水;RTU二次開發(fā);無人值守

        中圖分類號:TP3? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

        文章編號:1009-3044(2022)08-0074-02

        1研究背景

        1.1 整體趨勢

        近年來國際油價持續(xù)走低,對石油企業(yè)的發(fā)展造成了巨大沖擊,資源型企業(yè)的核心競爭力顯著下降。同時,油田每年新入職人員數(shù)量有限,外圍油田人員補(bǔ)充數(shù)量少之又少,全廠員工總量逐年減少,崗位缺員現(xiàn)象日益凸顯。在這樣的背景下,應(yīng)積極探索油田管理低成本運(yùn)行的現(xiàn)代化管理模式和運(yùn)行體系,通過數(shù)字油田、智能油田的建設(shè),實(shí)現(xiàn)油田管理的提質(zhì)增效的低成本運(yùn)行戰(zhàn)略。

        1.2 目前集油間數(shù)字化建設(shè)進(jìn)展

        目前,大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠在集油間的數(shù)字化建設(shè)上進(jìn)展迅速,大部分集油間已完成了數(shù)字化建設(shè)。集油間數(shù)字化建設(shè)完成在即,智能化研究亦需未雨綢繆。做好集油間的智能化升級,將極大地減小摻水管理的工作量,為集油間無人值守提供技術(shù)保障。

        2智能摻水的概念

        要想了解智能摻水,應(yīng)先了解集油間摻水的數(shù)字化改造。每個集油間由數(shù)個集油環(huán)組成。每個集油環(huán)都有一個安全生產(chǎn)的溫度范圍。在數(shù)字化改造前,每個集油間在白天都有班井長或資料員駐扎,晚上由夜班人員進(jìn)行周期性的巡檢。按照要求,巡檢人員每2個小時需要查看一次各個環(huán)的生產(chǎn)情況,操作人員根據(jù)需要在生產(chǎn)現(xiàn)場旋轉(zhuǎn)手輪調(diào)節(jié)摻水閥,使摻水環(huán)的回油溫度保持在安全生產(chǎn)溫度范圍內(nèi)。

        集油間的數(shù)字化建設(shè)就是通過引進(jìn)數(shù)字化設(shè)備對集油間進(jìn)行改造,將集油環(huán)的回油溫度、摻水壓力、瞬時水量等數(shù)據(jù)采集并存儲,再通過生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)將生產(chǎn)數(shù)據(jù)在網(wǎng)頁中展示和遠(yuǎn)程設(shè)定。在數(shù)字化改造后,集油間的管理方式由現(xiàn)場駐扎轉(zhuǎn)變?yōu)檫h(yuǎn)程集中管理。在這種管理方式下,中控室人員主要通過周期性的電子巡檢來主動發(fā)現(xiàn)溫度、壓力、流量等參數(shù)的異常情況,然后根據(jù)需要對異常的摻水環(huán)的設(shè)定流量進(jìn)行遠(yuǎn)程重新設(shè)定,使摻水量增大或減小,進(jìn)而使溫度達(dá)到安全生產(chǎn)溫度范圍內(nèi)。隨著集油間管理的集中化,現(xiàn)場巡檢工作后移至中控室,人員配置也由從前的一個間由一個班組管理改革成為一個隊(duì)由一個班組管理,改革后中控班組的工作量較大。智能摻水的目的就是要通過技術(shù)手段有效減輕中控班組的工作強(qiáng)度,這對于數(shù)字化改革具有重要的意義。

        在生產(chǎn)中,回油溫度是集油管理的核心,集油環(huán)管理的目的就是要把回油溫度控制在安全生產(chǎn)溫度范圍內(nèi)。而調(diào)節(jié)回油溫度的手段則是通過調(diào)節(jié)摻水閥門的開度來控制管線內(nèi)通過的熱水的流量,閥門的開度直接影響回油溫度的高低。因此,現(xiàn)階段的智能摻水管理就是在集油間數(shù)字化建設(shè)的基礎(chǔ)上對數(shù)字化設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)展,讓數(shù)字化設(shè)備代替人來自動分析當(dāng)前的生產(chǎn)情況并根據(jù)需要自動調(diào)節(jié)水量,使回油溫度保持在安全生產(chǎn)范圍內(nèi)的一種管理方式。

        3智能摻水實(shí)踐

        3.1 制定合理的智能調(diào)節(jié)算法

        在實(shí)際生產(chǎn)中,由于每個環(huán)的摻水都需要經(jīng)過熱水由間到井、油水混合、由井到間幾個溫降過程,因此在每次調(diào)節(jié)閥門開度后,都需要經(jīng)過一定時間的延時才能真正體現(xiàn)出溫度變化結(jié)果。經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn),這個時間一般需要0.5小時~2小時,不同的環(huán),情況各異,在程序中應(yīng)該考慮什么時候調(diào)、多久調(diào)一次、一次調(diào)多少這三個關(guān)鍵問題。

        1)什么時候調(diào)

        研究智能摻水主要是為了減小人為分析和調(diào)節(jié)的工作量,對于一個管理者來說,在人為管理的時候要知道哪些情況需要調(diào)節(jié)。目前集油環(huán)摻水主要根據(jù)溫度來管理,一般來說溫度低于設(shè)定溫度時就應(yīng)該開大,而高于設(shè)定溫度時就應(yīng)該關(guān)小。為避免在溫度接近目標(biāo)溫度時依然不斷調(diào)節(jié),可以為其設(shè)定一個合理區(qū)間,當(dāng)溫度處于這個區(qū)間內(nèi)時就不再調(diào)節(jié)。

        2)多久調(diào)一次

        因?yàn)槊總€環(huán)的溫度延時時長不同,所以應(yīng)該根據(jù)不同環(huán)各自的延時周期設(shè)定不同的調(diào)節(jié)頻率,需要解決以下兩個問題:

        (1)確定單環(huán)的延時周期。在數(shù)字化正式運(yùn)行后,就能夠遠(yuǎn)程采集和查看歷史數(shù)據(jù)。可以通過手動修改設(shè)定流量值,再通過觀察溫度變化情況確定一個大概的延時周期。

        (2)確定調(diào)節(jié)頻率。由于溫度變化的延時周期較長,如果以延時周期為調(diào)節(jié)頻率,那么在這個延時期間內(nèi)存在太多的不確定性,隱患較大??梢詫⒀訒r周期三等分,以延時周期的1/3為調(diào)節(jié)頻率。這樣保證了不會因?yàn)檎{(diào)節(jié)過于頻繁導(dǎo)致的過度調(diào)節(jié),同時1/3的調(diào)節(jié)頻率也能初步體現(xiàn)出溫度的變化,在溫度變化的過程中能夠分析當(dāng)前調(diào)節(jié)的效果,適時地進(jìn)行微調(diào)。

        3)一次調(diào)多少

        一次調(diào)多少,即是調(diào)節(jié)的幅度,是決定系統(tǒng)運(yùn)行效果的主要因素。調(diào)節(jié)得小了,達(dá)不到想要的效果;調(diào)節(jié)得大了,又會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)。因此,需要考慮在每個調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)究竟需要調(diào)多大。從影響調(diào)節(jié)幅度的主要因素入手,對以下兩個方面進(jìn)行分析:

        (1)由于各個摻水環(huán)內(nèi)的流體狀態(tài)有區(qū)別,如果對不同的環(huán)增大或減小相同的瞬時水量,帶來的溫度變化不同。因此,需要設(shè)立一個變量ε,根據(jù)不同環(huán)的情況人為設(shè)定該變量的值。水量變化時溫度變化越敏感,則ε的值越大,反之則ε的值越小。

        (2)對于同一個摻水環(huán),其每個調(diào)節(jié)周期的調(diào)節(jié)幅度,應(yīng)該和當(dāng)前溫度(t當(dāng)前)與目標(biāo)溫度(t目標(biāo))之間的差距呈正相關(guān)。溫度相差越多,調(diào)節(jié)幅度就應(yīng)該越大。

        基于上述分析,對于調(diào)節(jié)的幅度,可以先定義一個基數(shù)0.05,根據(jù)影響幅度的因素,擬用以下公式用來計(jì)算流量增幅:

        △q=0.05*ε*(T目標(biāo)-T當(dāng)前)

        式中:△q --設(shè)定水量增量;?--為用戶輸入的調(diào)整系數(shù);T目標(biāo)--設(shè)定的目標(biāo)溫度;T當(dāng)前--從溫度表中讀取的當(dāng)前溫度。

        3.2 RTU二次開發(fā)

        近年來,隨著數(shù)字化設(shè)備的更新?lián)Q代,邊緣設(shè)備具有越來越強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力。RTU作為數(shù)字化設(shè)備中重要的組成部分,它不僅能夠?qū)鞲衅髦械臄?shù)據(jù)進(jìn)行采集和上傳充當(dāng)著數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕巧?,還能進(jìn)行擴(kuò)展和二次開發(fā)充當(dāng)集油間的大腦。目前,集油間所使用的RTU均為智能RTU,具有一定的可擴(kuò)展性,可進(jìn)行二次開發(fā)。此處需要同RTU廠家溝通,獲取與RTU相匹配的二次開發(fā)工具、學(xué)習(xí)工具的使用及與工具相匹配的開發(fā)語言,最后將自動控制流程編寫為代碼,寫入RTU設(shè)備中。

        3.3 取得的階段性成果

        目前,摻水自動控制程序已經(jīng)在第二油礦部分集油間投入使用。在運(yùn)行過程中,RTU設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn),與程序應(yīng)用前相比未見明顯異常;各摻水環(huán)的摻水流量能夠按照制定的規(guī)則進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。

        在實(shí)際應(yīng)用過程中,將各集油環(huán)的目標(biāo)溫度設(shè)置為35℃。以X集油間2環(huán)為例,初始時溫度為39℃上下,超出設(shè)定目標(biāo)溫度。程序根據(jù)既定規(guī)則減小了2環(huán)的設(shè)定流量,使得回油溫度降低。程序按照一定的周期執(zhí)行調(diào)節(jié)操作,最終平穩(wěn)地將回油溫度控制在35℃上下,達(dá)到合理的溫度范圍內(nèi)。

        通過自動調(diào)節(jié)程序的應(yīng)用使RTU具備了智能調(diào)節(jié)的功能,能夠自動分析當(dāng)前摻水情況,并代替管理人員對摻水流量進(jìn)行實(shí)時調(diào)節(jié),極大地減小了集油間摻水管理工作量,進(jìn)一步推進(jìn)了集油間無人值守進(jìn)程。

        4總結(jié)

        目前,我廠數(shù)字化進(jìn)展迅速,如何理論聯(lián)系實(shí)際從實(shí)際出發(fā)做好智能化研究,更好地輔助管理人員工作非常重要。本文首先介紹了智能摻水的建設(shè)背景,提出了智能摻水的概念,又針對智能摻水的什么時候調(diào)、調(diào)節(jié)頻率、調(diào)節(jié)幅度幾方面關(guān)鍵問題提出了自己的觀點(diǎn)和論述。在實(shí)際應(yīng)用中,達(dá)到了較理想的控制效果,具備一定的可推廣性,對于集油間摻水智能化建設(shè)具有一定的借鑒意義。

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        【通聯(lián)編輯:代影】

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