電氣自動化技術在油田生產中的應用

重慶水利電力職業技術學院

電氣自動化技術在油田生產中的應用

徐健重慶水利電力職業技術學院

電氣自動化技術的應用主要集中在對設備和工藝的監控方面，依靠計算機技術、控制理論、電氣設備、網絡技術進行監控和操作，主要包括現場總線監控、集中監控、遠程監控。把現場總線中的智能儀表等儀器設備與DSC連接，完善自動化的控制功能，通過軟件和硬件操作帶動電氣自動化技術的應用。現場總線通過DSC/PLC網絡集成，或DSC和PLC相互結合實現遠程控制、診斷故障、維修等自動化應用操作，完成油田生產現場的可控制化運轉。根據現有油田生產電氣自動化技術應用現狀，實現統一的電氣自動化應用系統平臺，實現總線的監控是油田生產全面自動化的發展趨勢。

電氣；自動化；油田生產；應用

隨著油田開采的深入和快速發展，許多老油田開發生產越來越困難，生產效率遠遠跟不上企業發展和社會的需求。油井分布廣泛、交通不便、生產工具設備和工藝落后、管理成本過高的問題嚴重影響了油田企業的發展，這就迫切需要一套自動化監控、管理、操作的系統，來對油田整個生產設備、工藝流程、人員進行管理，對生產過程中油井載荷、液位、溫度、壓力、流量等數據進行自動化控制，以達到成本低、效率高的目的[1]。

電氣自動化技術是當前發展迅速且應用成熟的核心技術，是集采油生產控制、監測與生產管理、地面地下于一體的綜合信息控制系統。該系統充分利用計算機技術、現代控制理論、數據通信、電氣設備控制等科技手段，在油田勘探開采、鉆井、采油工藝、地面管理、油氣集輸等生產過程中進行自動化控制和操作，極大地提高了油田生產能力和經濟效益。

1 電氣自動化技術概述

1.1電氣自動化技術應用原則

電氣自動化技術是指通過電氣設備控制生產工藝設備和流程進行自動化運轉的技術，電氣自動化技術應用應當簡單、經濟、方便、安全、可靠，應從生產成本、設備安裝、工藝要求、結構復雜性、管理維護綜合考慮[2]。

1.2電氣自動化技術應用內容

電氣自動化技術的應用主要集中在對設備和工藝的監控方面，依靠計算機技術、控制理論、電氣設備、網絡技術進行監控和操作，主要包括現場總線監控、集中監控、遠程監控。

（1）現場總線監控。現場總線主要在油田變配電站、地面生產系統中進行應用，應用效果較好，自動化設備的功能相對獨立、組態靈活，使整個系統可靠性高、易于控制。

（2）集中監控。集中監控利于油田生產的系統化管理，通過一個處理器全部集中控制油田生產的所有功能，方便監控和管理，但是會影響到自動化控制處理速度。

（3）遠程監控。通過信號傳輸對生產設備進行遠程監控，在中央控制室或調度室控制油田現場生產設備的狀態，促使其能夠自動化調節、運轉、啟停等。

2 技術優勢

當前，電氣自動化技術在油田生產中的應用已十分普遍，其應用編程及接通開口已基本形成標準化。針對油田生產現場地面工程管理、油氣開采系統、集輸系統、污水處理系統等，自動化技術已全面覆蓋，其主要應用過程如圖1所示。

圖1 油田電氣自動化技術的應用

電氣自動化技術在油田生產中的應用主要是為了達到提高工作效率，減少工作量的目的，通過電氣自動化技術的應用，油田生產管理實現了一系列優化，取得了應有的優勢和作用，如表1所示。

表1 電氣自動化技術在油田生產中的應用優勢

3 在油田生產中的應用

3.1現場總線

油田企業現場總線是指通過計算機網絡信息技術連接自動化控制系統和智能現場設備，將生產儀器儀表等設備和現場連接進行有機整合，是電氣自動化應用的體現。現場總線對油田企業具有十分重要的作用，它通過多點通信、控制現場設備狀態且具有開放性和互操作性，是現代油田企業電氣自動化發展的趨勢。

通過電氣自動化技術將現場總線技術與DSC技術相結合，應用到油田控制系統當中，把現場總線中的智能儀表等儀器設備與DSC連接，完善自動化控制功能，通過軟件和硬件操作帶動電氣自動化技術的應用。現場總線通過DSC/PLC網絡集成，或DSC和PLC相互結合實現遠程控制、診斷故障、維修等自動化應用操作，完成油田生產現場的可控制化運轉。

3.2分布式控制

分布式控制是指對油田生產現場進行劃分，將開采系統、集輸系統、轉運系統、污水處理系統等按照功能或工藝進行劃分，對各個子系統連接單獨的智能設備和自動化控制系統，使每個子系統單獨完成數據采集、處理、分析和操作。通過各個單元的獨立控制和獨立自動化運行，實現整個生產系統的高效運轉。

分布式控制可確保電氣自動化應用具有良好的可控性，便于操作和維修保養，易于實現數字監控、人機交互等，也可以使微處理機器和控制器、測量設備、儀器儀表等結合使用，便于自動化操作。

3.3油田變配電系統

變配電站是油田生產現場得以正常運轉的重要部門，運用電氣自動化技術實現變配電的自動化控制是油田生產的重要技術手段，它是一個集成的控制系統，通過網絡技術和通信技術的結合應用，實現對電網的自動控制，促使油田變配電網按照既定程序運行，保證油田電力系統的穩定。

電氣自動化技術在油田變配電中的應用主要采取三種方式：一是柱上設備自動化技術，充分考慮分段器、重合器、故障檢測器等元器件的協調，發現故障時能夠及時自動隔離，自動恢復供電。二是通過遙控、遙感自動化控制，實現遠程實時監控，人工遠距離遙控、調節、通信，控制電網負荷和切換。三是通過FTU、通信網絡、應用軟件等輔助技術實現人工智能和油田電網自動化管理。

4 應用趨勢

4.1實現統一的電氣自動化應用系統平臺

油田企業是我國經濟發展和社會進步必不可少的重要支柱，大力推動油田企業發展，加強電氣自動化的應用是發展趨勢。未來油田企業必將加強電氣自動化技術創新，對電氣自動化技術控制采用統一的系統平臺，把網絡技術、信息技術、自動化技術相結合，研發具有油田企業生產管理實際特色和針對性功能的系統，對油田生產電氣自動化應用系統實現“統一監控、分散管理”的控制模式，以更好的對油田企業生產整個流程進行控制，實現其自動化系統順利運行。

4.2實現現場總線的監控

電氣自動化技術作為一門新型技術和人機轉換技術，要使其應用于油田生產當中，就需要對其結構進行通用化設計。對油田生產系統電氣構成進行普遍性設計，確保企業管理系統、生產系統、現場監控、遠程調控等系統之間信息順暢傳輸，確保管理人員、操作人員能夠在辦公室全面掌握油田生產現場設備運轉情況并進行設備操作，實現對生產現場設施各個方面的傳輸總線進行監控，確保電氣自動化技術的可靠性。通過強化系統總線對各個分線進行監控，能夠方便的對生產設備進行操控，不但提高生產效率，同時還降低了成本。

4.3實現油田生產全面自動化

通過開發油田電氣自動化操控系統、運行軟件和編碼程序，使得不斷創新的互聯網技術和信息技術應用到自動化系統當中，油田生產現場系統運行步驟、故障判斷、故障處理、參數設置和調解、操作切換等信息數據得到及時準確的傳輸，并實現機器設備自動操作，進一步降低油田生產人工作業量。通過軟件應用和系統操作將電氣自動化技術實現“橫向到邊、縱向到底”，全面覆蓋整個油田生產系統。

[1]姜桂林．油田電氣自動化監控系統存在的問題及發展趨勢[J]．油氣田地面工程，2013，32（11）：92-93.

[2]湯明偉．電氣自動化在油田企業的應用[J]．硅谷，2012（21）：115．

（欄目主持關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.2.014