油田生產自動化技術的應用

陳曉芳 蔡小慶 宋曉華 王凌燕 京理工學院

油田生產自動化技術的應用

陳曉芳 蔡小慶 宋曉華 王凌燕 京理工學院

自動化石油鉆機采用的是集機、電、儀、計一體的設計，集智能化、信息化、自動化為一體，可保證其在惡劣的天氣環境和地質條件下都具有較好的適應性和完善的工作性能。油田生產中的自動化技術主要由模擬式自動化控制與數字式自動化控制系統兩部分組成。面對有關油田生產自動化技術應用存在的問題，石油企業應根據企業自身的問題制定相應的自動化技術應用策略，從而更好地學習和掌握自動化技術的應用方法，提高油田生產的開采率，充分地利用石油資源。

自動化技術；油田生產；集成；生產率；策略

傳統的注水開發技術采收率在25%～35%之間，這使得很多原油依舊滯留在儲藏層里無法被開采出來，也造成了石油資源的浪費。隨著石油生產技術的不斷進步，原始模式的開采技術逐步被淘汰，油田生產自動化技術的應用為石油行業的發展帶來更廣闊的發展空間.

1 信息技術的應用

1.1 油田生產網絡化應用

油田的勘測、開采、生產過程中會產生大量的數據，為了保證數據傳遞的有效性，需要進行數據包的封裝，一般一個字節包含的數據流量為8 bit，所以在封裝過程中要把大的數據流量包壓縮成2 bit，以縮小所占用空間。復用技術能減少碼字傳輸的間隙，提高數據處理的效率。在對監測數據進行處理過程中，傳輸信道的帶寬為100 G，完成數據的存儲占用的空間為60 G。在復用技術壓縮信道編碼的過程中，使信道剩余空間增加到75 G，有足夠的能力進行后期的數據處理，從而在實際操作時整合資源優勢，更好地利用設備系統進行生產，促進石油開采率的進一步提高。利用網絡技術還可以實施對油井的監控，借助視頻和音頻技術可以對設置在偏遠地區的油田控制室進行全天候的遠程監控。

1.2 計算機技術

計算機技術在油田生產中主要起到高速的運算處理和對遠端的控制作用。隨著高科技技術的不斷發展，計算機的處理運算速度已經達到了每秒幾十萬次，在編制二進制代碼時，使數/模和模/數之間能夠相互轉化。將計算機技術應用到油田生產中，可以使得很多偏遠地區的油田數據通過無線傳輸到達計算機終端。監控訪問把控制區域內的圖像和運行參數反饋到計算機終端設備上，而圖像的集成處理則把2 715 648個圖像結構的幀組合成一個超高幀，然后每26個復幀在0.13 s的持續時間上進行傳輸。圖像包括對色元飽和度和感應度的傳輸，飽和度一般根據圖像的分辨率而定，分辨率基本為1 024×628。對偏遠地區的油田企業控制室的監控，可以降低油田企業生產的成本，提高油田的生產效率。

2 自動化技術的應用

2.1 設備的自動化

利用傳統技術進行石油開采需要耗費大量的人力，隨著自動化技術的應用，油田生產中的設備和流程等皆實現了智能化和自動化。自動化石油鉆機采用的是集機、電、儀、計一體的設計，集智能化、信息化、自動化為一體的鉆機，保證了其在惡劣的天氣環境和地質條件下都具有較好的適應性和完善的工作性能。這種新型的石油鉆機在集成了自動化的功能下，可以充分調動鉆機的工作能力，如圖1所示。我國自發研制的石油鉆機也在向智能化和自動化靠攏，屆時我國油田產業將能夠實現自給自足，這對我國油田的生產工作來說更是一大福音。

圖1 石油鉆機的集成自動化

2.2 自動化技術的應用

油田生產中自動化技術主要由模擬式自動化控制與數字式自動化控制系統兩部分組成。其中模擬式自動化控制系統是將模擬控制裝置作為基礎，對石油開采中三相分離、緩沖罐液位等工藝技術進行控制，從而使企業生產效率有所提升；而數字式自動化控制系統則是由直接數字系統、可編程控制器、檢測監控與數據采集系統等組成。在石油開采中，可編程控制器可以對污水處理、排放和泵的變頻調速進行有效控制，對降低石油生產帶來的環境污染問題有著十分重要的作用，這就避免了先發展后治理的問題的發生。監測監控和數據采集系統可以對運行設備進行監控從而達到控制的目的，也可以在油田勘測時進行數據采集，對控制設備和突發事況時警報系統進行控制。

3 應用中存在的問題及策略

3.1 油田生產自動化應用存在的問題

（1）惡劣環境對油田生產自動化的影響。從目前自動化技術的應用狀況來看，自動化技術的系統功能一直在不斷強大，但是很多的鉆機及開采生產設備在面對惡劣的自然環境和地質條件時不能得到充分的運用，加之油田的分布又較為分散，這就導致很多通訊網絡系統在地理上的分布較為廣泛，而地磁和自然天氣等原因也很容易造成油田生產設備的損壞。

（2）油田生產人才素質偏低。高科技的發展必定需要能掌握高科技的人才，但是現有的石油工人尤其是老一代的石油工人在油田生產自動化技術的應用上認識不夠，重視程度不高，而且技術創新的能力也較差，這造成了油田生產人才的素質普遍較低。

（3）缺乏足夠科研資金。新的技術研發需要大量的資金，從目前我國油田生產的經濟效益來看，供應新技術研發的資金必定不會充足。因為資金不足的問題，油井上的一些老舊設備不能被及時替換下來，直接限制了油田生產自動化技術的應用，進而降低了石油生產的開采效率。

（4）基層人員學習積極性較低。油田生產中的基層人員在學習和掌握自動化技術時，很多人都不夠重視，這樣導致了基層人員學習自動化技術的積極性降低，對自動化技術掌握的能力無法得到提高，不能很好地應用自動化設備。

3.2 應對策略

面對有關油田生產自動化技術應用存在的問題，石油企業應該根據企業自身的問題制定相應的自動化技術應用策略，例如加大對石油產業中基層人員的培訓，促使基層人員對自動化技術引起足夠的重視，從而更好地學習和掌握自動化技術的應用方法，提高油田生產的開采率，充分地利用我國的石油資源。石油產業是我國經濟的支柱型產業，因此政府應提高對石油企業的生產工作的重視程度，要加大自動化技術應用人才的培養力度，為石油企業提供專業的配套型人才，這樣才能促進油田生產中自動化技術的應用規模。

（欄目主持關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.2.046