淺談儀表控制系統在海洋石油行業發展趨勢

李偉

摘 要：隨著計算機和科技信息技術發展水平不斷提高，海洋石油行業的自動化控制水平也要不斷提高和改進，儀表控制系統是海上油氣田開發工程的關鍵設施之一，起到了檢測、報警、控制、計量、保障人員、設施、環境安全的作用。文章簡單介紹一下儀表控制系統在海洋石油行業未來的發展趨勢，以及新技術和新產品的應用優勢和發展前景。

關鍵詞：儀表控制系統；智能油田；安防系統；液體超聲波計量；無線儀表

中圖分類號：TH86 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0195-02

海上油氣田自動化程度很高，儀表控制系統相當于海上平臺的大腦和安全衛士。儀表控制系統一方面連續監測和控制海上油氣田各項生產、公用設備的正常運行，另一方面又對各種意外事故進行實時監測，一旦發生意外情況，可以第一時間報警并進行遠程自動處理。

儀表控制系統主要組成（見圖1）：

1 智能油田技術

1.1 智能油田的定義

智能油田是要利用各種業務模型，包括知識庫、專家系統等，對生產和決策做出智能輔助，真正利用信息技術來研究和管理油田。

智能油田在數字油田的基礎上，借助業務模型和專家系統，全面感知油田動態，自動操控油田活動，預測油田變化趨勢，持續優化油田管理，虛擬專家輔助油田決策，用計算機系統智能地管理油田，從而推動油田企業提高新增儲量、產量和采收率，保障運營與安全生產，最終達到可持續的業務成長。

1.2 智能油田的基礎與核心

建立智能油田是一個系統工程，而建立數據銀行和信息平臺是建立智能油田的基礎。智能油田的核心是將油氣發現與開發工作從歷史性分類資料的順序處理改變成實時資料的并行處理，利用實時數據流結合創新型軟件的應用和高速計算機系統，建立快速反饋的動態油藏模型，并將這些模型配合遙測傳感器、智能井和自動控制功能，讓經營者更直接地觀察到地下生產動態和更準確地預測未來動態變化，以便提高產量和進行有效的油田管理，實現各種層次的閉環優化管理最終實現全油田范圍的實時閉環資產經營管理。

1.3 適合中海油特點的智能油田建設總體目標

（1）勘探開發業務遠程協作。（2）鉆井的可視化及遠程協作。（3）油藏生產數據自動化采集與傳輸。（4）可靠、穩定、高效的數據與知識管理系統。（5）集中的可視化監控、調度，決策支持（油藏中心、鉆井中心、生產中心、應急指揮中心）為現場的勘探、開發、鉆井、生產提供實時的指導和支持。（6）現場設備設施運行監控與遠程故障診斷。

2 平臺安防系統

2.1 安防系統任務和用途

安防系統一般包括：一套以被動監測聲納、彩色圖像識別聲納、多功能水下電視、海面定位雷達、紅外成像和AIS等傳感設備組合為基礎，安防監控中心為數據綜合處理中心的水下安防系統，對油田水面/水下等外部目標進行集中監控，及時可靠地做出預警和報警，降低油田設施被外來目標破壞的風險。

2.2 系統總體功能和技術指標

（1）監控對象：水面、水下目標并評估其威脅。（2）報警方式：圖像、聲音、文字信息。（3）安全距離及對應的預/報警等級和條件可由用戶設定。（4）系統供電：AC220V/50Hz，功耗不大于6000W。

2.3 系統組成

安防系統由7個子系統組成，系統構成樹圖見圖2：

3 液體超聲波計量

3.1 液體超聲波關鍵技術

（1）標定重復性與不確定度計算。正確計算標定裝置對被檢流量計計量精度的標定結果，準確評估標定重復性和不確定度，合理表征流量計系數，上述內容關系到最終的原油計量結果，關乎雙方或多方利益。（2）計量撬與標定撬設計。計量撬與標定撬的合理設計關系到制定的計量與標定指標能否達到，通過對計量撬與標定撬的優化設計可以有效降低撬的建造成本、空間、重量、能耗，利于操作與維護。

3.2 液體超聲波流量計的優勢

（1）壓降小、量程比高、流通能力強：流量計本身壓降幾乎為零。（2）尺寸小、重量輕：同等量程情況下容積式流量計重量是液超聲的10倍。（3）穩定性好，檢定周期長：容積式1年需檢定2次，渦輪1年檢定需1次。（4）無可動部件，可靠性高：容積式轉子容易損懷，渦輪葉片容易磨損。（5）結構簡單，備品備件少：只需流量計的備電路板、探頭和傳感器。（6）免維護性好，并具有自診斷功能：可在線維護，維護簡單且成本較低，并且具有智能自診斷功能。

3.3 幾種常用流量計的性能比較（見表1）

4 無線儀表

4.1 無線儀表方案的優勢

（1）無需接線盒、無需機柜和I/O卡件、無需接線，節省安裝成本。（2）無需維護傳統接線方式的設備：如接線、卡件、機柜。（3）無線儀表智能化、自我組織和管理，能節省調試時間；實現迅速投運，提高效率。（4）無需采購電纜、橋架、卡件等，節省采購時間、安裝時間。（5）系統擴展的方便、快捷，增加新的測點非常容易。（6）智能診斷：通過AMS實現無線變送器的遠程在線組態、校驗、診斷，以及監控通訊。

4.2 使用場合（見圖3）

5 結束語

將智能油田技術、信息技術、新型儀表設備應用于海洋石油行業，發展綜合自動化整體解決方案及新型技術，不但可以提高產品質量，增加產品產量，節省人力投入，還可以降低生產成本，取得顯著的經濟效益和社會效益，增強企業的綜合競爭能力，是今后海洋石油自動化技術發展與應用的趨勢。

參考文獻：

[1]自動檢測技術及儀表控制系統[M].北京：化學工業出版社，2005.

[2]智能儀器原理與設計[M].北京：北京航空航天大學出版社，2005.

[3]自動化儀表控制系統技術發展趨勢展望[J].現代商貿工業，2012（04）.