采油工藝中自動化技術的應用

摘要：隨著自動化、數字化技術在各個行業的廣泛使用，油田開采技術也慢慢研究開發出了適合自身發展的自動化技術。自動化技術的應用在石油開采上可以有效的增加石油開采效率、減少浪費，節省人員的使用效率并且數據準確、降低能源的消耗等。本文針對自動化技術在采油工藝中的應用進行淺論。

關鍵詞：采油工藝自動化技術

對于世界能源緊張的今天，石油開采對于一個國家的經濟發展起著至關重要的作用，能源的多少對于生產力的高低有著決定性的發言權。所以一個國家的石油的開采量，開采效率則是由石油廠的先進、科學的開采技術和裝備所決定的，開采技術和裝備越先進、越科學，開采石油的產量就越高、效率越高、浪費越少。

1 我國近年石油生產現狀

1.1 我國東部地區因各種原因導致石油生產普遍出現遞減現象。

1.2 我國中部地區近些年的石油的產量成平穩狀態，增幅有限。

1.3 我國西部石油儲量豐滿，不過開發較少，地勢比較復雜，存在一定開采難度，但是西部的石油產量有望在一定時間內大幅度增長。

1.4 我國海域石油產量處在一個穩步增長狀態。

2 我國石油開采自動化技術的現狀

2.1 采油廠對自動化、數字化的采油技術認識淺薄。采油廠管理階層對自動化技術不重視，很多基層人員對自動化技術的應用積極性也不高，習慣于守舊，對新技術新設備使用率低，并且對使用后的設別維護不佳導致設備報廢不能使用。

2.2 采油廠的自主創新能力和對新型技術引進的吸收能力較差，目前我國大部分采油廠推出的新系統大多數是與外界協作研究成的，缺乏自我創新。并且由于部分技術人員個人原因，導致對很多新技術的掌握不夠、不精，從而影響生產。

2.3 高素質的技術操作人員遠遠不夠，在我國由于種種原因，很多自動化專業的學生都改行，導致真正的自動化技術人員稀少，對于正常開采與后期設別維護上都有一定影響。

2.4 設備陳舊，自我創新少，我國現在自主知識產權的技術和設備離國外發達國家的設備存在一定的差距，設備陳舊，不兼容，反應不迅速都是如今影響石油開采的因素。

2.5 制度不完善，目前我國仍對很多方面監察不嚴、施工質量不過關，技術含量低、后續服務質量差，內部考核不足等原因導致生產自動測控體系管理制度的不健全。

2.6 后續資金不足，主要體現在對系統的日常維護上，系統在日常缺少維護或者沒有維護會導致機械停用或處在半停運的狀態。

3 采油工藝中自動化技術的應用

3.1 模擬式自動化控制 模式自動化控制系統簡稱ACS，建立在模擬控制裝置之上，進行三相分離和緩沖罐液位等工藝參量的控制，目前傳統的模擬式控制系統主要應用在1999年之前建立的油區。此系統在實踐中存在很多的不足，主要表現在：①硬件隨著性能不斷增加，導致配件多，系統復雜，對于后期保養上產生很大技術困難；②擴展能力差，工藝參數在1～2個；③傳統控制器控制系統少；④區別干擾影響方面較差。

3.2 數字式自動化控制系統

3.2.1 直接數字控制系統 簡稱DDC系統，始建于韋2接轉站。DDC系統是利用一臺計算機對被控參數進行檢測，根據設定值和控制方法再進行一定的運算，然后再輸入到執行機構從而對生產進行控制，使被控的參數穩定在給定值區間運作。在采油工藝上，DDC通過控制變頻調速器從而來調整輸油泵的電機轉速，最后達到控制緩沖罐液位的目的，從而實現在生產過程的閉環控制。

目前DDC在實踐中發現一些問題：①只有一臺計算機對系統進行控制，對計算機要求較高，規模受限；②通信能力較弱，數據傳送、交換速度慢甚至困難；③因一臺計算機操作，開發與修改都存在一定難度；④操作界面粗糙，不利于操作。

3.2.2 可編程控制器 簡稱PLC，于1980由美國電氣制造商協會NEMA正式命名。PLC和工業計算機在結構上存在一定的差異，PLC不能獨立構成一個完整的、大規模的計算機控制系統，一般情況下PLC都與工控機、智能儀表等一起組成一個分布式控制系統。從人實現集中管理、獲得數據和分散可控。分散化的控制可以不會因為計算機或個別回路故障而影響整個系統都失去運行控制。目前PLC已經在污水處理、排放，風機、泵的變頻調速控制等上廣泛進行應用。

PLC有以下的特點：①結構模塊化，靈活通用、功能強大，體積小，方便安裝；②可靠性強，抗干擾能力強；③編程簡單，使用方法簡單，控制過程中可以允許變化；④價格低廉；⑤兼容較差，因為體系結構問題，各公司的PLC難易兼容；⑥PLC芯片和操作系統落后，性能較計算機較差，運算能力不夠。

3.2.3 監測監控和數據采集系統 簡稱SCADA系統，SCADA系統式是以計算機為基礎，在生產過程中起到控制與調度自動化系統的作用。它可以對運動設備進行監視和控制，從人實現數據采集、設別控制、測量、參數調節以及各類信號報警等功能。SCADA系統應用領域非常廣泛，在電力系統、給水系統、石油、化工等領域的數據采集與監視控制等。近些年SCADA系統在石油開采領域發展迅速，SCADA系統硬件與DCS的基本相似，但不同的是在運行中操作人員是SCADA控制的主體，計算機只是輔助的功能。

3.3 自動化技術的部分問題與建議 我國目前自動化技術在不斷的更新完善，但同樣也暴露了很多的問題，以下針對一些問題提出一些建設性的建議：

3.3.1 對于不符合油田生產的儀表一般可以進行重新選擇或者進行直接測量到間接測量的轉變。

3.3.2 對于PLC、RTU標準不統一的問題，可以擴大OPC技術的運用，從而能規范接口的函數，降低其不兼容性。

3.3.3 對于消除電源的干擾問題，可以用USP、浪涌抑制技術等來進行控制電源的質量。

3.3.4 對于硬件的抗干擾能力的問題，可以通過隔離、浮地屏蔽、模擬濾波、信號變換、匹配抗組等手段進行有效提高。

3.3.5 對于軟件的穩定問題，可以采用數字濾波、冗余、定時監視跟蹤從而增加穩定性。

3.3.6 對于主要設備的防雷保護，可以進行傳導、接地、分流、屏蔽等技術。

3.3.7 逐步推行現場總線技術，并向FCS過度。

4 對于我國自動化采油未來發展戰略

4.1 積極吸取國外先進經驗，提高認識，進行自我創新，在一定時間內研究出具有我國知識產權的技術和產品。

4.2 積極培養專業人才，建立一支擁有深厚專業知識的高素質人才，重視職工的培訓，并且選擇一些優秀技術人員進行進修和深造。

4.3 建立完整的考核管理制度，建議每個采油廠建立一定的管理細則以及相關技術標準；重視信息數據管理，提高數據的有效性；強化設備管理，切實做到配合的科學性。

4.4 加強信息調研，時刻了解國內外最新技術和設備的動態，并且重視自我的技術信息和資料管理系統。

5 結束語

我國地大物博，地形復雜，石油儲量豐富，但相對之的石油開采技術和設備卻較國外發達國家有一定的距離，所以我國采油廠應擴寬思維，積極吸取先進經驗，研究出自我知識主權的自動化技術和設備，盡快縮短與國外先進技術的距離。

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