海上平臺監控系統分析研究

鄒劍（中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津 300452)王樂英(大港油田石油工程研究院 天津 300280）

一、海上油田監控系統的發展現狀

海上油氣田自動化技術的基本內容，一般來說就是采用合適的自動化設備對生產過程進行監測、分析和控制。它包括采油、注水、集輸、油氣水處理和油氣儲運這幾個過程，這些過程的完成首先需要借助于安裝在油水井、采注計量站、接轉站、脫水站、含油污水站、原油穩定站、天然氣處理站、注水站、油庫中的工藝設備，以及連接這些站間的管線來實現，但要很好地完成生產任務，僅靠這些工藝設備還是不夠的，還需要有各種自動化設備以及生產的操作和管理人員。

海上石油天然氣行業工業監控系統應用具有以下特點：

（1）采油平臺之間距離一般比較大（幾公里至幾十公里），因此要求長距離傳輸；

（2）井站的無人值守遠程控制決定了要具備能抵抗惡劣天氣環境的能力；

（3）整個系統龐大，監測井站數量多，要求通信系統速率要高，輪詢響應時間快；

（4）石油天然氣行業為國家的能源基礎，其所采用工控系統都是最先進可靠的設備，所以作為整個系統的關鍵部分，通信鏈路也必須要可靠穩定且性能優異。

隨著油田現代化管理進程的不斷加快，迫切需要一種全天候、24小時無人值守的監控方式，以保證采油井、輸油管和儲油罐不會因為復雜的工作狀況、工作人員的違章操作等的影響，造成不必要甚至是巨大的損失。

二、平臺采油、集輸工藝流程

衛星平臺上有采油樹、配電室、加熱設備、計量設備、安全檢測設備等，完成油氣的開采、計量、加熱、輸送等過程。在這些設備上分布著眾多的檢測和控制點，如計量分離器液位、液位開關，加熱器溫度檢測、調節、開關控制，采油電泵的電流、電壓檢測，缺相、短路檢測，遙控開關井等。中心平臺接收衛星平臺來油，在中心平臺完成油氣水分離、天然氣發電、原油外輸、注水水質處理等過程。中心平臺上的監控系統要求功能較強，邏輯關系較復雜。

平臺工藝流程路徑如下：

（1）采油方式

海上油田采油方式依據各層系油藏特點而定，其中深層系以自噴為主，淺層系油藏以機械采油為主，油井機械采油設備主要為電潛泵。

（2）完井管柱

管柱盡可能采用井下安全控制，以確保安全生產，管柱結構在滿足采油工藝、井下作業和測試工藝要求的前提下，盡量簡單。電潛泵采用變頻啟動裝置，管柱由油管、井下安全閥組成、過電纜封隔器、電泵機組及扶正器、強磁防垢器、單流閥、泄油器等組成。

（3）注水工藝

采用中心平臺取水并處理、衛星平臺配水的方式注水，開發初期注清潔海水，隨著開采過程的進行，用采出污水加海水注入。

三、海上平臺監控系統原理分析

2.1、無線遠程監控系統的組成

無線遠程監控系統，是微機技術與通信技術結合的一種簡單可靠的遠程數據傳輸系統，系統由中心站和多個子站組成。中心站與子站間的距離可達數十公里以上。子站及時對各種被測物理量進行采集、處理，并以無線方式傳輸到中心站。中心站可定時或隨時接收子站傳輸的數據，將接收到的各子站的數據進行顯示、存儲，配上相應的軟件，可進行各種計算，報表打印，曲線顯示，還可并入局域網，供網上用戶使用各個子站的數據。

2.2、系統需求分析

根據采油平臺的生產工藝，系統的預期設計應實現對以下各種參數的監控，實現完善的系統功能：

2.2.1 系統監控參數的確定

第一種是安全生產必須的：溫度、壓力、液位高低限報警，電泵停泵報警、遙控電泵啟停，遙控井上井下安全閥及遙控緊急關斷，火災、可燃氣體檢測報警，消防等。

第二種是生產管理需要的：油溫、油壓、回壓、套壓、井下壓力和溫度、注水壓力、電泵運行參數、油氣水計量、注水計量等、海管干溫、干壓、流量、密度。

2.2.2 控制系統操作方式需求

（1）自動流程方式

自動流程方式指在計算機監控畫面上用鍵盤或鼠標操作流程的自動啟動和自動停止，它是控制系統工作的主要方式。

（2）現場手動方式

此方式指在設備現場通過現場開關或按鈕直接操作設備。主要用于設備調試和維修，在系統調試和投入運行之前，檢驗設備安裝和接線是否正確，投入運行之后，檢測設備故障。

三、遠程通信監控系統的應用

某海上油田多年來產量一直保持在 100萬噸以上，是一個擁有良好開發前景的淺海油田。新建海上采油平臺采用無人值守的采油模式，該模式擁有國內外其它海上油田采油模式所不可比擬的優點。

（1）從系統的需求分析出發，為滿足海上中心采油平臺對無人值守平臺進行監控的需要，確定系統所應具備的功能，在分析了海上采油平臺采油工藝以及無線遠程監控系統基本原理的基礎上，提出基于無線數傳技術的監控系統的體系結構框架。

（2）利用無線微波數傳技術，對海上采油平臺監控系統進行設計，選取工控機和可編程控制器作為整個監控系統主要設備，搭建監控系統的硬件網絡。

（3）針對海上采油平臺周圍環境的特點和監控系統的一些特殊性要求，分析了系統可能存在的薄弱環節，在系統軟硬件設計中采取了相應的抗干擾措施。

（4）在完成監控系統軟、硬件的建立后，對系統進行了安裝調試，并對數據監測、報警提示等功能進行了全面的實驗考察。

四、結論

本文實現了把衛星平臺上傳感器所采集的需要監測控制的參數數據通過無線傳輸的方式發送到中心平臺計算機上，為中心采油平臺監控衛星平臺現場各類參數提供了方便，使技術人員可以在中控室內方便地了解衛星平臺現場情況。一旦出現異常情況可及時反應，比人工定時巡檢更全面、及時、準確。系統設置與操作使用比較方便，它可以安放在相距幾公里外的衛星平臺上，省去了鋪設海底電纜昂貴費用，減少布線的不便，更利于現場標準化，同時使生產更加安全可靠；大大提高了現場的現代化管理水平，可以節約大量的人力，物力，減少開支。