摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，海洋石油行業(yè)也得到飛速的發(fā)展。在海洋石油行業(yè)中，應(yīng)用自動化儀表控制是其一大特點(diǎn)，海洋石油工業(yè)屬于高科技、高投入和長周期生產(chǎn)的行業(yè)，對于儀表自動化控制的要求也較高。要想提高生產(chǎn)效率，就需要不斷提高設(shè)備的自動化水平，這樣才能使海洋石油過程平穩(wěn)高效的運(yùn)行。在對海洋油氣工程項(xiàng)目深入研究后，本文分析了海洋采油過程中出現(xiàn)的一些問題，提出了一些有效提高海洋油氣工程項(xiàng)目安全運(yùn)行以及生產(chǎn)效率的方法。

關(guān)鍵詞：海洋石油；控制儀表；自動化

一、引言

海洋石油工業(yè)是指對海上油氣田的開采和勘探，在海底形成石油、天然氣藏，最終開采出石油和天然氣。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國已經(jīng)在海上鉆井、修井技術(shù)方面取得了巨大成就，成功實(shí)現(xiàn)了海洋石油工程的全過程控制。海上油氣田的開發(fā)需要采用大型設(shè)備完成開采作業(yè)，設(shè)備自動化控制水平是海上油氣工業(yè)順利進(jìn)行的關(guān)鍵，也是現(xiàn)階段海洋油氣工程發(fā)展關(guān)注的問題之一。

現(xiàn)階段我國大部分的油田在開采作業(yè)過程中采用自動化控制方式，這種方式能夠使海上生產(chǎn)更加高效。但是在開采作業(yè)過程中還是會遇到一些問題，且由于工作環(huán)境比較復(fù)雜，出現(xiàn)故障概率較大。因此，為了提高海洋油氣工程項(xiàng)目安全生產(chǎn)效率，本文主要對海洋采油過程中出現(xiàn)的問題以及相應(yīng)解決方法進(jìn)行討論、研究、分析與總結(jié)。

二、海洋石油工程系統(tǒng)概述

海洋石油工程系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)方面：鉆井平臺一般分為上部模塊（OPSC）、上部平臺模塊（RMS）、下部平臺模塊（HMS）。浮式生產(chǎn)系統(tǒng)主要包括油柜的存儲系統(tǒng)、輸油系統(tǒng)、污水處理和回收系統(tǒng)，同時(shí)還有一些輔助的功能。生產(chǎn)設(shè)備主要包括各種機(jī)械設(shè)備，如主機(jī)設(shè)備、電力設(shè)備等。電力與信息傳輸系統(tǒng)為海上油氣田作業(yè)提供了良好的通信環(huán)境。安全系統(tǒng)主要包括各種應(yīng)急安全處置措施以及安全控制等一系列設(shè)施與功能；數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理部分主要包括數(shù)據(jù)采集和存儲以及信息處理等功能；監(jiān)控管理系統(tǒng)中，監(jiān)控管理部分主要包括各種監(jiān)控報(bào)警裝置和一些應(yīng)急預(yù)案，還有一些輔助設(shè)施，如通信中心等。油氣開采作業(yè)平臺、海上平臺模塊、油輪與油田服務(wù)公司之間的聯(lián)系方式由控制塔中的通信模塊完成。信息處理和分析系統(tǒng)在整個(gè)海洋油氣工程項(xiàng)目中主要包括兩個(gè)方面：其一是油氣開采工藝及技術(shù)流程的分析；其二是為最終產(chǎn)品（如原油）的生產(chǎn)提供依據(jù)。

三、國內(nèi)外海洋石油開發(fā)過程中自動化儀表控制研究現(xiàn)狀

美國、加拿大、英國等國家對于自動化儀表控制技術(shù)的研究比較成熟，研發(fā)能力在全球都處于領(lǐng)先地位。我國目前還處于發(fā)展階段，在這一方面存在著較大的差距，自動化儀表控制技術(shù)的發(fā)展起步較晚，研究也比較落后，這一點(diǎn)需要加強(qiáng)重視。發(fā)達(dá)國家的自動化儀表控制技術(shù)是作為重要的研究方向，因此研究比較深入和全面。

我國雖然在自動化儀表控制技術(shù)領(lǐng)域上起步較晚，但是在近幾年得到迅速發(fā)展，有著很大的發(fā)展?jié)摿?。從目前國際上對海洋石油開采自動化儀表控制系統(tǒng)的研究可以看出，對于自動化儀表控制系統(tǒng)都有各自不同的功能要求。

我國在自動化儀表控制技術(shù)研究方面取得了較大的進(jìn)展，主要是針對水下生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行研究，具體包括水下生產(chǎn)控制系統(tǒng)、水下集輸系統(tǒng)、海上石油生產(chǎn)平臺等。在海洋油田自動化項(xiàng)目中，科研人員進(jìn)行了研究分析和應(yīng)用實(shí)踐。例如，在水下生產(chǎn)車間中利用先進(jìn)的智能傳感器對各種數(shù)據(jù)采集與處理，通過計(jì)算機(jī)對所采集信息進(jìn)行綜合處理與分析，形成最終的結(jié)論。另外，結(jié)合海上石油生產(chǎn)特點(diǎn)，建立了一套自動化儀表控制系統(tǒng)體系。

因此，我國要想提高開發(fā)技術(shù)水平和生產(chǎn)效率，就需要向發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗(yàn)充分借鑒，對研發(fā)制造出的技術(shù)進(jìn)行全面研究，將其運(yùn)用到國內(nèi)石油工業(yè)開發(fā)過程中，只有這樣才能使我國石油行業(yè)獲得長足發(fā)展和進(jìn)步。引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備與經(jīng)驗(yàn)、吸收國外先進(jìn)技術(shù)并加以創(chuàng)新是當(dāng)前海洋石油開采工業(yè)發(fā)展過程中的重中之重。

四、控制儀表的選擇

對于控制儀表的選擇，要根據(jù)具體的環(huán)境和實(shí)際工作需要來確定。海洋環(huán)境比較復(fù)雜，控制儀表需要具有較高的可靠性、穩(wěn)定性和耐用性，保證儀器設(shè)備能夠正常使用。海洋環(huán)境中存在著多種因素都會影響傳感器的正常工作，海洋中溫度較高，這就對傳感器的穩(wěn)定性和精確度有很大的影響，海洋中海水中含有鹽分，對傳感器產(chǎn)生一定的腐蝕性；另外，如果要保證設(shè)備長期運(yùn)行在正常情況下，還需要有較強(qiáng)的抗沖擊能力。

在對這些因素分析后，要根據(jù)具體環(huán)境選擇合適的類型和精度、性能價(jià)格比、使用壽命、工作溫度等參數(shù)?？刂苾x表除了需要滿足上述條件外，還需要具有足夠高的穩(wěn)定性、較好的操作性及較強(qiáng)的靈活性。

海洋石油過程中應(yīng)用最廣泛的傳感器有溫度傳感器、壓力傳感器等。溫度傳感器：隨著科技水平不斷提高，許多新技術(shù)得以應(yīng)用于溫度儀表中，使其精度不斷得到提升。壓力傳感器：是一種利用高科技手段將壓力信號轉(zhuǎn)化為電信號，之后再將電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號進(jìn)行傳輸或處理的裝置。

五、存在的問題及解決方法

海洋采油過程中，自動化儀表控制系統(tǒng)在對生產(chǎn)過程監(jiān)督和調(diào)節(jié)時(shí)容易出現(xiàn)故障。如果對這些問題沒有采取有效的措施解決，導(dǎo)致環(huán)境不穩(wěn)定或生產(chǎn)效率下降等現(xiàn)象。為了提高海洋采油工程項(xiàng)目的安全運(yùn)行和生產(chǎn)效率，需要對控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性進(jìn)行分析和研究。

（一）設(shè)備故障原因分析

海洋采油過程中會出現(xiàn)一些常見的故障，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：設(shè)備使用時(shí)間過長而老化，或工作環(huán)境惡劣，導(dǎo)致零部件出現(xiàn)損壞；海洋環(huán)境比較惡劣，使用設(shè)備的安全性較差，造成設(shè)備故障；海洋油田開采作業(yè)難度大，所以對于生產(chǎn)過程控制水平要求比較高；海洋采油過程比較復(fù)雜，在使用設(shè)備時(shí)需要維護(hù)；設(shè)備運(yùn)行速度較快、壓力大使其很容易出現(xiàn)故障；海洋采油船在海上作業(yè)過程中所遇到的一些特殊情況，如臺風(fēng)、海流、潮汐以及波浪等因素的影響。

（二）解決方法

對儀表定期檢查。按照相應(yīng)要求定期檢查、維護(hù)以及更換。在自動化儀表控制系統(tǒng)中還需要使用到不同類型的控制器以及傳感器等設(shè)備、保證生產(chǎn)環(huán)境的穩(wěn)定以及生產(chǎn)效率的提高。

對系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)分析和檢查。要注意在安裝過程中選擇合適的控制儀表，保證安裝過程符合標(biāo)準(zhǔn)。另外，對控制系統(tǒng)中使用的機(jī)械部件合理規(guī)劃，保證機(jī)械結(jié)構(gòu)滿足系統(tǒng)性能和要求，避免發(fā)生意外事故。

優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣直接決定了系統(tǒng)工作效果是否能夠達(dá)到預(yù)期目的，在對控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要對各個(gè)方面的因素綜合考慮，提高控制方案的科學(xué)性、合理性，保證控制方案的先進(jìn)性。在開發(fā)和應(yīng)用中，還要考慮到采油過程中各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)對自動化儀表的影響以及所需設(shè)備的工作環(huán)境等。

確保各項(xiàng)設(shè)備之間達(dá)到最優(yōu)配合。要使自動化儀表系統(tǒng)能夠滿足整個(gè)采油生產(chǎn)過程中各方面條件的要求，需要相關(guān)設(shè)備之間相互協(xié)調(diào)合作。為了使整個(gè)控制系統(tǒng)具有良好運(yùn)行效果和可靠性，就要對系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)維護(hù)和檢修能力。在制定方案后，還需要加強(qiáng)對系統(tǒng)的維護(hù)和檢修能力。

優(yōu)化控制方案。根據(jù)生產(chǎn)條件、設(shè)備質(zhì)量等因素確定控制方案后，對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（三）解決措施的探討與總結(jié)

首先，在海洋油田開采過程中對設(shè)備及時(shí)檢修，有效降低故障出現(xiàn)的概率，減少設(shè)備損壞帶來的損失，還要對管道運(yùn)輸設(shè)備及時(shí)檢修和維護(hù)。其次，要加強(qiáng)海洋石油工程開采過程中的監(jiān)測工作。最后，對于海洋油氣工程安全生產(chǎn)的監(jiān)測工作而言，應(yīng)該在整個(gè)生產(chǎn)的流程中進(jìn)行監(jiān)測與控制，建立健全有效的預(yù)防、預(yù)警和應(yīng)急機(jī)制，有效減少海洋油氣田開發(fā)過程中出現(xiàn)故障的概率，加強(qiáng)對生產(chǎn)人員的專業(yè)培訓(xùn)，提高其安全生產(chǎn)意識和綜合素質(zhì)。

六、自動化控制系統(tǒng)開發(fā)研究

在海洋石油生產(chǎn)過程中，由于海洋油氣工程項(xiàng)目是一個(gè)長周期的系統(tǒng)項(xiàng)目，要想保證其平穩(wěn)高效運(yùn)行，就需要在生產(chǎn)過程中不斷改進(jìn)和完善生產(chǎn)系統(tǒng)。根據(jù)海洋石油工程項(xiàng)目的特點(diǎn)以及控制要求，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況和工藝要求進(jìn)行開發(fā)。在開發(fā)過程中，不斷提高控制技術(shù)水平和工作效率，利用現(xiàn)代化的控制手段，把數(shù)據(jù)傳輸給現(xiàn)場控制器，并進(jìn)行處理。通過對整個(gè)過程實(shí)時(shí)控制的方法和手段研究分析，不斷提高技術(shù)水平，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制處理現(xiàn)場信息。另外，在開發(fā)系統(tǒng)時(shí)要不斷優(yōu)化和完善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，保證整體的穩(wěn)定性。

對海洋油氣生產(chǎn)的自動化控制系統(tǒng)實(shí)施開發(fā)，根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，合理選擇和應(yīng)用各種自動化控制儀表和設(shè)備。在設(shè)計(jì)中，根據(jù)現(xiàn)場不同情況設(shè)置一定的控制策略和方案，通過對各種傳感器和儀表的選擇，把這些裝置安裝到現(xiàn)場需要保護(hù)的位置。對海洋石油生產(chǎn)過程中不同裝置實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷或控制，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，由于需要長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)和加工，必須根據(jù)不同時(shí)期采取不同方法對生產(chǎn)作業(yè)進(jìn)行自動化控制，要及時(shí)收集數(shù)據(jù)并分析處理，保障安全生產(chǎn)。

控制系統(tǒng)的開發(fā)要全面優(yōu)化，在自動化控制系統(tǒng)開發(fā)過程中，開發(fā)人員需要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，選擇合適的控制方式和合理的控制參數(shù)組合，保證整體的運(yùn)行效率。自動化控制系統(tǒng)的開發(fā)要根據(jù)海洋石油工程項(xiàng)目的特點(diǎn)和工藝要求進(jìn)行深入分析，確保自動化系統(tǒng)的整體性和穩(wěn)定性。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的安全性，要采用智能化、數(shù)字化技術(shù)，保證系統(tǒng)具有良好的運(yùn)行效果。

七、結(jié)語

隨著科技的發(fā)展，自動化儀表控制技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，越來越多的企業(yè)開始重視自動化儀表控制技術(shù)在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的一些問題。為了使海洋石油行業(yè)在生產(chǎn)過程中更好的發(fā)展，必須不斷完善海洋石油裝備設(shè)備，使其在各種環(huán)境條件下平穩(wěn)高效的運(yùn)行。

本文通過對影響海洋工程項(xiàng)目自動化儀表系統(tǒng)應(yīng)用的主要因素分析和探討后可知，提高現(xiàn)場儀表系統(tǒng)運(yùn)行管理水平是保證海洋工程項(xiàng)目安全平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一。為了提高企業(yè)對自動化工藝水平的重視程度，必須加強(qiáng)對儀表自動化系統(tǒng)的管理力度。此外，必須加強(qiáng)現(xiàn)場操作人員對自動化儀表系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)以及維護(hù)方法的了解程度，且具備一定的專業(yè)技能以及相關(guān)知識基礎(chǔ)。

總之，在海洋石油工程項(xiàng)目中應(yīng)用自動化設(shè)備是一項(xiàng)長期、復(fù)雜和系統(tǒng)性很強(qiáng)的工作任務(wù)。

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作者簡介：王進(jìn)（1983），男，天津人，本科，工程師，主要研究方向?yàn)閮x表自動化。