海上自動(dòng)化系統(tǒng)在油氣田開發(fā)生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、.：.；海上自動(dòng)化系統(tǒng)在油氣田開發(fā)消費(fèi)中的運(yùn)用 HYPERLINK egas/ShowAuthor.asp?ChannelID=1002&AuthorName=周魯川%20鞏亞明 o 周魯川 鞏亞明 周魯川鞏 文章來源： HYPERLINK egas/ShowCopyFrom.asp?ChannelID=1002&SourceName=勝利油田海洋石油開發(fā)公司 勝利油田海洋石油開發(fā)公司 點(diǎn)擊數(shù)： 241 更新時(shí)間：2021-7-3 20:48:44 1 自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)造及規(guī)模埕島油田自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)合海上消費(fèi)單位的管理體制，從平臺的規(guī)劃、功能、消費(fèi)管理方式等實(shí)踐出發(fā)，將整個(gè)系統(tǒng)設(shè)為三級。 第一級為陸

2、地中心站(設(shè)在公司辦公樓)：根據(jù)整體方案，陸地中心站既是埕島油田消費(fèi)信息中心,也是消費(fèi)指揮中心。在陸地中心站可以監(jiān)視整個(gè)埕島油田的消費(fèi)動(dòng)態(tài)，處置油田消費(fèi)信息，打印油田消費(fèi)報(bào)表。另外，陸地中心站與外部信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)入公司信息站的ORACLE數(shù)據(jù)庫進(jìn)展長期存儲，同時(shí)工程地質(zhì)技術(shù)人員可經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)獲取必要的數(shù)據(jù)，進(jìn)展油井消費(fèi)情況分析。 第二級為中心平臺站(設(shè)在中心平臺控制室)：中心平臺控制室的計(jì)算機(jī)可以監(jiān)控中心平臺站及周圍所屬衛(wèi)星平臺站的消費(fèi)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并經(jīng)過數(shù)字微波向陸地中心站傳送數(shù)據(jù)。 第三級為衛(wèi)星平臺站(設(shè)在采油平臺上)：衛(wèi)星平臺站擔(dān)任監(jiān)視及控制衛(wèi)星平臺的消費(fèi)運(yùn)轉(zhuǎn)情況。衛(wèi)星平臺站為無人值守

3、站，其主要配置和功能如下：各類一次儀表。檢測油水井、工藝設(shè)備、可燃?xì)怏w和火災(zāi)等測控參數(shù)，并將測控參數(shù)傳送給遠(yuǎn)程終端RTU，同時(shí)執(zhí)行RTU的控制命令。遠(yuǎn)程終端RTU一套。擔(dān)任接納一次表輸出的信號，進(jìn)展數(shù)據(jù)處置、判別，并將判別結(jié)果經(jīng)過無線信道發(fā)往中心平臺控制室，同時(shí)接納中心平臺控制室發(fā)來的控制命令，實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星平臺的遙測遙控。MDS4000無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備一套。用于與中心平臺站的無線數(shù)據(jù)傳輸。SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸采用兩級數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，即陸地中心站對中心平臺站，中心平臺站對衛(wèi)星平臺站。 (1)陸地中心站對中心平臺站無線通訊設(shè)備選用美國MDS公司的擴(kuò)頻微波系統(tǒng)，傳輸間隔 50Km，傳輸容量為2MBPS

4、，以自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸為主，兼顧語音、圖象等多媒體傳輸。 (2)中心平臺站對衛(wèi)星平臺站無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備選用美國MDS4000系列的無線電臺系統(tǒng)，傳輸間隔 12Km，傳輸速率為9600BPS。通訊方式為一點(diǎn)對多點(diǎn)。目前，埕島油田自動(dòng)化系統(tǒng)已建成三套冗余的SCAN3000系統(tǒng)、38套遠(yuǎn)傳終端RTU和2臺就地PLC。見以下圖(自動(dòng)化測控系統(tǒng)構(gòu)造圖)。2 自動(dòng)化系統(tǒng)的功能及改良 (1)系統(tǒng)功能埕島油田自動(dòng)化測控系統(tǒng)于1998年11月份部分平臺開場試運(yùn)轉(zhuǎn)，2000年8月份采油平臺開場撤人，自動(dòng)化系統(tǒng)投入正式運(yùn)轉(zhuǎn)。目前，已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控的無人值守井組平臺31座，單井平臺3座，占設(shè)計(jì)方案中衛(wèi)星平臺數(shù)的90%。自

5、動(dòng)化測控系統(tǒng)的主要功能包括： 機(jī)采井監(jiān)控 目前，海上消費(fèi)以電潛泵和螺桿泵井為主，因此機(jī)采井的管理是油田消費(fèi)管理最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。海上自動(dòng)化系統(tǒng)充分思索到了這個(gè)要素，每口電泵井都安裝了三相電流傳感器、電壓傳感器器、運(yùn)轉(zhuǎn)形狀檢測、油壓、套壓、回壓壓力變送器、油溫變送器、啟?？刂瓢惭b，以及維護(hù)中心安裝；每口螺桿泵井安裝了電流傳感器、電壓傳感器、啟?？刂瓢惭b?？蓪?shí)現(xiàn)機(jī)采井泵的遠(yuǎn)程啟停、超限報(bào)警停機(jī)和油井的油壓、套壓、回壓、溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢測，使管理人員能及時(shí)了解電泵、螺桿泵的消費(fèi)動(dòng)態(tài)，包括電泵井的缺相、短路、過載、欠載以及螺桿泵井供液情況，為機(jī)采井的優(yōu)化管理提供可靠的技術(shù)支持。 原油升溫設(shè)備測控 安裝電加

6、熱器進(jìn)出口溫度傳感器后，可檢測電加熱器的任務(wù)情況以及計(jì)量輸油的油溫情況，根據(jù)設(shè)計(jì)方案，衛(wèi)星平臺上的電加熱器本身為一閉環(huán)控制，因此只需檢測其工況即可。 自動(dòng)選井計(jì)量 遙控井口電動(dòng)三通閥，經(jīng)過液氣兩相分別器(經(jīng)過浮球控制的三通調(diào)理閥實(shí)現(xiàn)氣液分流，實(shí)現(xiàn)分別)、質(zhì)量流量計(jì)、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)，實(shí)現(xiàn)遙控自動(dòng)選井計(jì)量。計(jì)量時(shí)，質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量液體，旋進(jìn)旋渦流量計(jì)計(jì)量氣體，并且將檢測采集到的數(shù)據(jù)發(fā)往中心平臺站和陸地中心站。 平安系統(tǒng)監(jiān)控井口及井下平安閥監(jiān)控 根據(jù)海上作業(yè)規(guī)程要求，海上油氣井井下管柱均下有井下平安閥，井口安裝配有井口平安閥，以便在事故形狀時(shí)實(shí)現(xiàn)對油井的可靠控制，在井口、井下平安閥控制柜上裝有壓阻壓力

7、變送器和緊急關(guān)斷閥，并經(jīng)過平臺可編程控制器實(shí)現(xiàn)對油井平安閥壓力的檢測和平安閥的搖控緊急關(guān)斷。平臺油井的平安閥系統(tǒng)不能經(jīng)過平臺可編程控制器自行關(guān)斷，只需在非常緊急的情況下， 由陸地中心站或中心平臺站向平臺RTU發(fā)出3次以上關(guān)斷命令并確認(rèn)后而關(guān)斷，排除了能夠的誤報(bào)警自動(dòng)關(guān)斷。平臺油氣走漏監(jiān)測 在平臺周圍及關(guān)鍵部位安裝了可燃?xì)怏w探測器，檢測油氣在空氣中的濃度，到達(dá)監(jiān)測油氣走漏的目的，確保平臺設(shè)備平安消費(fèi)，同時(shí)可以根據(jù)報(bào)警情況而采取相應(yīng)的措施?；馂?zāi)煙霧報(bào)警監(jiān)測 在計(jì)量平臺安裝了感溫探頭、平臺配電間安裝了感煙探頭來探測平臺能夠發(fā)生的火災(zāi)情況，并將檢測到的情況經(jīng)過遠(yuǎn)程終端RTU，上傳到中心平臺和陸地中心站

8、，根據(jù)報(bào)警情況，提示操作人員采取果斷措施，將平臺損失減少到最低程度。平臺海管進(jìn)出口溫度、壓力監(jiān)測 在每個(gè)平臺海管的進(jìn)出口都安裝了溫度傳感器和壓力變送器，經(jīng)過對海管溫度壓力的監(jiān)測，到達(dá)檢測某一段海管能否堵塞、破損的目的。分別器高低液位監(jiān)測 在氣液兩相分別器上，安裝有高低液位控制器，來監(jiān)測分別器高低液位。根據(jù)液位報(bào)警情況，任務(wù)人員就可以了解到分別器及浮球連桿的任務(wù)情況。確保選井計(jì)量順利實(shí)施和計(jì)量設(shè)備的平安。采油平臺入海管緊急關(guān)斷 在平臺原油匯管入海管處裝有海管緊急關(guān)斷閥，一旦采油平臺出現(xiàn)嚴(yán)重漏油事件，經(jīng)過遙控緊急關(guān)斷閥的關(guān)斷，到達(dá)平臺與海管隔離的目的，將能夠出現(xiàn)的污染降低到最低程度，保證平臺平安消

9、費(fèi)。自動(dòng)化系統(tǒng)的投產(chǎn)減少了井組平臺的消費(fèi)管理人員，系統(tǒng)投產(chǎn)前，每座井組平臺需求4名管理人員，投產(chǎn)后，僅需2名平臺維護(hù)人員，31座撤人平臺可減少管理人員62名，另外，自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)施也減少平臺建造面積及生活設(shè)備配置，降低了平臺造價(jià)。 (2)系統(tǒng)特點(diǎn)及先進(jìn)性 以PLC為中心控制器組成SCADA系統(tǒng)RTU(遠(yuǎn)程終端控制器)憑著順應(yīng)惡劣環(huán)境、可靠性高、耗電少等特點(diǎn)在傳統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)中運(yùn)用廣泛，而本系統(tǒng)的RTU位于配電室內(nèi)，環(huán)境較好，也有充足的電力供應(yīng)，因此在設(shè)計(jì)之初就思索以通用PLC為中心，配數(shù)傳電臺組成RTU。其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)錢適中、編程維護(hù)方便、配件充足，也便于以后晉級。本系統(tǒng)采用AB公司的SLC

10、500系列PLC和MDS的數(shù)傳電臺組成RTU，現(xiàn)實(shí)證明是勝利的。 整體構(gòu)造化設(shè)計(jì)由于我們從設(shè)計(jì)、選型、組態(tài)、編程，到現(xiàn)場施工、調(diào)試、投運(yùn)，直至改造全程參與，所以整個(gè)系統(tǒng)從現(xiàn)場儀表、儀表柜、RTU柜，到測控點(diǎn)分配、系統(tǒng)組態(tài)編程均為構(gòu)造化設(shè)計(jì)，降低了編程任務(wù)量，方便現(xiàn)場培訓(xùn)及維護(hù)。 運(yùn)用雙冗余SCADA系統(tǒng)該系統(tǒng)采用SCAN 3000作為SCADA系統(tǒng)軟件，硬件配置及軟件均為雙冗余配置。以中心1號平臺站為例，正常情況下SCANCP1A為主機(jī)，SCANCP1B為備機(jī)，當(dāng)主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)銜接出現(xiàn)缺點(diǎn)時(shí)，備機(jī)自動(dòng)切換為主機(jī)，保證系統(tǒng)監(jiān)控不延續(xù)。主機(jī)與備機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)銜接也是雙冗余配置，任一條鏈路缺點(diǎn)不會(huì)影響系統(tǒng)

11、聯(lián)絡(luò)。 擴(kuò)頻微波多媒體傳輸技術(shù)海上平臺遠(yuǎn)離陸地、環(huán)境惡劣，交通極為不便，要求有一套完善的通訊手段做保證。埕島油田自動(dòng)化采用了先進(jìn)的擴(kuò)頻微波通訊設(shè)備，集數(shù)據(jù)、語音、圖象傳輸于一體。數(shù)據(jù)傳輸用于埕島油田消費(fèi)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)傳到陸地監(jiān)控中心；語音傳輸用于消費(fèi)指揮調(diào)度；圖象傳輸用于電視會(huì)議。 (3) 存在問題及改良 自動(dòng)化計(jì)量技術(shù)的改良海上井組平臺自動(dòng)計(jì)量是經(jīng)過遙控電動(dòng)三通閥，將所需計(jì)量的油井倒入計(jì)量管線實(shí)現(xiàn)的。自去年8月份井組平臺撤人后，由于種種緣由，油井自動(dòng)化計(jì)量的準(zhǔn)確度遭到了很大的影響。針對這種情況，我們影響油井自動(dòng)化計(jì)量的主要緣由進(jìn)展了仔細(xì)地分析，主要包括以下幾個(gè)方面：電動(dòng)三通閥存在問題 油井自動(dòng)化計(jì)

12、量是根據(jù)電動(dòng)三通閥的反響信號來判別正在計(jì)量的油井井號及產(chǎn)量的，及當(dāng)系統(tǒng)收到所需計(jì)量油井電動(dòng)三通閥的計(jì)量形狀反響信號，而該井組其它油井都在混輸形狀，那么判別該口油井正在計(jì)量，并將質(zhì)量流量計(jì)信號和氣體流量計(jì)信號進(jìn)展累積，從而得出該口油井的產(chǎn)液量和產(chǎn)氣量。根據(jù)這種判別，假設(shè)井組平臺有一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)三通閥損壞，不能輸出反響信號，那么程序的自動(dòng)判別出現(xiàn)混亂，影響了自動(dòng)化計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。流量計(jì)量程不適宜 質(zhì)量流量計(jì)原設(shè)定量程為020t/h，而目前館陶組油井平均日液才干為46t/d，因此，質(zhì)量流量計(jì)量程設(shè)定與實(shí)踐情況存在一定的偏向，影響了計(jì)量精度；氣體流量計(jì)原參數(shù)設(shè)定為工況下的產(chǎn)量，不便于日常運(yùn)用，需求重

13、新設(shè)定；根據(jù)以上分析，我們主要在以下幾個(gè)方面進(jìn)展了改良，提高了油井自動(dòng)化計(jì)量的準(zhǔn)確度。系統(tǒng)程序修正 針對系統(tǒng)程序方面存在的缺乏，我們進(jìn)展了修正，添加了自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換功能，即電動(dòng)三通閥都正常任務(wù)的油井，運(yùn)用自動(dòng)計(jì)量功能；對電動(dòng)三通閥損壞(無反響信號)的油井運(yùn)用手動(dòng)計(jì)量功能。同時(shí)，為便于操作，每個(gè)井組平臺添加了一幅計(jì)量畫面，顯示該井組一切油井的計(jì)量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。(見以下圖) 調(diào)整流量計(jì)量程 氣體流量計(jì)一致?lián)Q算為規(guī)范情況下的產(chǎn)量，并根據(jù)各井組實(shí)踐情況進(jìn)展不同設(shè)置。對于產(chǎn)氣量特別大的井組(如CB11G、CB25A)量程設(shè)定為0-700 m3/h，其他井組設(shè)定為0-250 m3/h。質(zhì)量流量計(jì)量程

14、一致設(shè)定為0-10t/h。加強(qiáng)電動(dòng)三通閥的維修 對于損壞的電動(dòng)三通閥及時(shí)進(jìn)展維修，以保證遙控倒井的正常進(jìn)展，截至2001年10月底，累積維修電動(dòng)三通閥40余井次。目前電動(dòng)三通閥的完好率到達(dá)90以上，保證了遙控倒井的順利進(jìn)展。經(jīng)過以上各項(xiàng)措施，既滿足了最大產(chǎn)量計(jì)量要求，又減小了計(jì)量誤差，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性大大提高，目前，運(yùn)用自動(dòng)化計(jì)量的31座撤人平臺，獲得了良好的效果。 電加熱器遙控技術(shù)的實(shí)施，提高了平臺運(yùn)轉(zhuǎn)消費(fèi)平安海上井組平臺電加熱器采用本身溫控設(shè)備實(shí)行回路調(diào)理，即根據(jù)原油溫度的高/低的判別，實(shí)現(xiàn)電加熱器的停/啟。海上井組平臺撤人后，一旦電加熱器本身的回路調(diào)理失效，將會(huì)呵斥嚴(yán)重后果。CB11F、C

15、B27A井組平臺曾出現(xiàn)過電加熱器本身溫控調(diào)理失效，呵斥電加熱器干燒的景象，影響了海上的平安消費(fèi)。針對這種情況，并結(jié)合實(shí)踐消費(fèi)需求，我們提出了電加熱器遙控強(qiáng)迫啟停技術(shù)改造方案，同時(shí)改造電加熱器本身溫控設(shè)備，以到達(dá)雙重保險(xiǎn)的作用。電加熱器改造終了后，主要具有以下功能：在電加熱器上添加了熱電偶傳感器，實(shí)現(xiàn)了多級溫度傳感；主丈量儀器選擇進(jìn)口器件，提高了丈量精度及穩(wěn)定性；實(shí)現(xiàn)了高/低溫停/啟，高溫截止，高溫跳閘三級溫控調(diào)理；電加熱器加溫時(shí)處于一個(gè)模糊加溫形狀，無大電流沖擊景象，實(shí)現(xiàn)了主開關(guān)和可控硅的緩沖維護(hù)；實(shí)現(xiàn)了中心平臺對井組平臺電加熱器的遙控啟停。電加熱器的自動(dòng)化改造目前已完成18座平臺的任務(wù)量，估

16、計(jì)2001年年底之前全部完成。3 管理閱歷 海上井組平臺撤人后，自動(dòng)化管理任務(wù)的重要性大大提高，為提高自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性和運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量，為油田開發(fā)管理效力和提供技術(shù)支持，保證公司原油產(chǎn)量的穩(wěn)定開展，在自動(dòng)化管理方面我們主要做了以下任務(wù)： (1) 加大儀表維修維護(hù)的管理力度針對海上平臺撤人初期，存在部分遺留問題的實(shí)踐情況，我們組織開展了樣板平臺建立任務(wù)，完成了CB1B、CB4B、CB25A、CB1C等4座樣板平臺，自動(dòng)化數(shù)據(jù)全準(zhǔn)率到達(dá)98%以上。其他平臺以樣板平臺為規(guī)范，針對自動(dòng)化存在問題，積極開展整改任務(wù)，大大提高了自動(dòng)化數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，滿足了正常消費(fèi)的需求。另外，利用春秋季季電網(wǎng)檢修的有利時(shí)機(jī)

17、，對一切油井進(jìn)展了遙控開關(guān)井測試和海管緊急迫斷閥的調(diào)試任務(wù)，保證海上平安消費(fèi)。 (2) 加強(qiáng)規(guī)章制度建立 根據(jù)海上消費(fèi)實(shí)踐，結(jié)合自動(dòng)化系統(tǒng)投產(chǎn)后的實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)情況，我們于2001年1月1日開場實(shí)施了，明確了各有關(guān)單位和人員的職責(zé)，制定了儀表巡檢、維護(hù)、校驗(yàn)等管理規(guī)定和詳細(xì)的考核方法，同時(shí)，在詳細(xì)實(shí)施過程中，為方便自動(dòng)化管理，先后建立健全了、等資料和制度。以上制度的建立，提高了自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)管理程度。 (3) 加強(qiáng)油井跟蹤分析 自動(dòng)化錄取數(shù)據(jù)具有儲存時(shí)間長，采樣間隔短，數(shù)據(jù)精度高等特點(diǎn)。因此，井組平臺撤人后，為了充分發(fā)揚(yáng)自動(dòng)化系統(tǒng)的作用，我們充分利用自動(dòng)化系統(tǒng)的這一優(yōu)勢，進(jìn)展油井跟蹤分析任務(wù)，每天

18、校正油井消費(fèi)數(shù)據(jù)，并與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)展對比，分析數(shù)據(jù)動(dòng)搖趨勢。經(jīng)過分析油井的溫度、油壓、回壓、套壓、電流、電壓以及計(jì)量數(shù)據(jù)，可以對每口油井的消費(fèi)情況進(jìn)展有效的分析，對數(shù)據(jù)動(dòng)搖較大的油井進(jìn)展24小時(shí)重點(diǎn)跟蹤分析，及時(shí)確定油井出現(xiàn)問題的緣由；經(jīng)過干溫、干壓、加熱器溫度等數(shù)據(jù)，可以判別海管動(dòng)搖趨勢、加熱器任務(wù)形狀，分析該井組的消費(fèi)情況。4 下步措施和建議 (1) 定期進(jìn)展系統(tǒng)檢修任務(wù)自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)場儀表線路數(shù)量繁多，隨著運(yùn)用壽命的延伸，必然出現(xiàn)一些在日常消費(fèi)管理中不易被發(fā)現(xiàn)的問題。因此，自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)每年一致進(jìn)展檢修，除在電網(wǎng)檢修期間進(jìn)展油井遙控啟停和平安閥、緊急關(guān)斷閥的開關(guān)功能測試外，還應(yīng)每年定期進(jìn)展現(xiàn)場儀表和線路的檢修任務(wù)，并定期進(jìn)展儀表標(biāo)定任務(wù)。在檢修過程中，要對自動(dòng)化儀表數(shù)據(jù)和現(xiàn)場實(shí)踐數(shù)據(jù)進(jìn)展逐一對比，對于出現(xiàn)的問題，及時(shí)進(jìn)展處理，保證自動(dòng)化系統(tǒng)各項(xiàng)功能的正常實(shí)現(xiàn)。 (2) 加強(qiáng)儀表和設(shè)備的維護(hù)任務(wù)自動(dòng)化儀表和設(shè)備是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)遙測遙控功能的關(guān)鍵，其任務(wù)精度和穩(wěn)定性直接