自動化儀表在實現數字化油田中的應用分析

茍正鋼　周艷　曹峰青　李永利

摘要：21世紀給人類社會帶來了巨大變化，科學技術的不斷進步致使整個社會額生產效率也不斷提高，隨著機械自動化的普及，設備儀表的操控也逐漸由人為操作轉向了全自動化，這是對于傳統技術的超越。為了滿足油田開采中對于設備和技術的要求，全面建設數字化油田，很多企業會選擇利用自動化儀表技術。不過現階段技術的應用還不夠成熟，繁瑣的使用步驟和無用的功能設計都對儀表自動化應用于數字化油田造成了一定的困難。下文就關于如何將儀表自動化技術更合理地應用于數字化油田的建設中等系列問題展開深入的分析探討。

關鍵詞：儀表自動化技術;數字化油田;應用措施與方案

引言：

隨著全球經濟的迅速發展，人口的不斷增長以及人們對能源需求的不斷增長，人們對石油開采愈發地重視，為了保證原油開采過程中的便捷和安全，儀表自動化技術的利用越來越廣泛。企業也開始主動謀求對現有自動化儀表技術進行分析和完善，并將其大范圍地推廣出去，使得更多的油田在開采模式上向著數字化靠攏，滿足建立數字化油田的要求。

一、儀表自動化的應用方向

最初，儀表自動化技術作用在于實現采油設備的全自動機械化，降低在采油過程中消耗的勞動力成本，同時，提升原油開采過程中的效率，追求在低成本、低能耗的條件下，達到較高的開采效益。

自動化儀表中存在一個核心零部件，就是變速器。它可以對設備運轉過程中壓力、溫度的變化值進行實時的監控，構建完整的信息傳遞網絡，便于各系統與各部門之間的信息的交流。迄今為止，DCS系統依然作為很多企業自動化控制系統的主要組成部分，運行快、技術成熟都是自動化控制系統所獨有的優勢。

二、DCS控制與油氣混合系統一體化

DCS與管控系統相結合后所組成的控制系統主要分為三個部分，每一部分在設備工作過程中都承擔有不同的任務，各部分之間相互作用，形成一個有機的整體。

（一）現場采集及控制系統

現場采集的意義在于，對設備運行過程中的數據信息進行整合，通過系統對采油信息數據進行調控和分析，保障了原油開采的質量。

（二）網絡通信系統

通信網絡作為DCS系統重要的組成部分之一，它的作用在于調控信息網絡中的信息流通，使得信息的傳遞更加迅捷、準確，加強企業各部門之間的資源共享，打破環境的桎梏，全面提升效益。

（三）信息監管系統

監管中心是DCS控制系統的核心部分，在采油過程中，對于出油溫度、油量以及油井油面的高度等信息都是監控的重點。在得到這些數據后，第一步是對信息的處理和整合，系統會將這些數據信息進行分類管理，把不同的信息發送給相應的專業技術人員，這也是對采油風險的一種防治手段，在提升工作質量的同時，也實現了人員和產業的最優配置。

由于一些客觀因素的影響，原有采集的數據收集過程會存在很多問題，歸根結底是因為信息處理不到位。這就需要企業派遣專業的技術人員，在采油工作開始前對采集設備進行系統性的檢查，對每一節輸油管道的排布和走勢都了如指掌。這樣，如果原油在運輸途中發生泄漏，也可以在第一時間找到泄漏點，保證原油運輸的安全性。

三、關于中央控制室與子站的對接

（一）、控制中心

DCS系統的子站經數據通信總線與中央控制室的DCS系統相連，在中央控制室可以隨時觀察水系統DCS子站數據信息的變化，可以通過中控室直接完成對自（子）數據庫的數據更新、整理和監管。DCS系統預裝的運行系統是Windows7，中央控制室的工程師們可以遠程對DCS子站進行操控，隨時進行子站系統信息數據的生成和下裝，在或等高級權限的狀況下，甚至于可以對DCS子站系統整體進行重寫。技術人員可以憑此掌握系統的運行狀況，從而加強對產業設備和企業人員的優化管理。

（二）DCS系統的作用

（1）可以實現對整個采油過程的實況監管，在后期合成生動的動態模擬。DCS系統可以搜集整合設備運轉過程中的各類實時數據信息，并對其展開系統化的分析，利用數學建模的思維對其進行模擬，將采油過程中可能會出現的各種問題情景重現，全部直觀地呈現給技術人員，讓技術人員可以及時對問題進行處理，保證采油工作的順利進行。

（2）將搜集的數據進行匯總，繪制實時趨勢圖。通過DCS系統，使得企業對數據的搜集和處理過程更為便捷，這種通過繪制數據曲線再結合數據處理的監管模式，讓企業技術人員在極大程度上地避免了操作和現實不統一的狀況。

（3）臨界警報和對異常訊號的搜集、收錄、警告表的打印輸出。臨界警報作為保障采油工作安全進行的一種保護措施，以往的警報系統安全系數過低，再報警的時效性上也不盡人意。在這種情況下，DCS控制系統的臨界警報系統能夠在發現安全隱患的第一時間進行報警，保證原油開采工作的安全性。

四、儀表自動化應用過程中的問題

在這其中最突出的一個問題就是這個自控系統的操作過于復雜，大部分功能在設計之初就沒能考慮到其的實用性，在工作之際發揮不了作用。除此之外，系統內部的監管設置并不合理，監測站點的設立缺乏專業性和功能性，不能給原油開采企業帶來直觀的經濟效益。其次就是在市場調控方面也存在有一些問題。在使用過程中，自動化儀表系統會基于自身所判斷的市場情況開始運轉，過分依賴環境情況，導致信息搜集不準確、設備時常出現故障就成為系統難以根除的“老毛病”。最后一點就是對于技術人員的缺失，由于普通維修人員專業知識的匱乏，造成設備故障后的檢修難度提升，這無疑也是增加了設備檢修的成本，給企業正常的才有工作帶來了一定程度上的影響。

4.1 人工操作中存在的不足之處

在油田化工的生產過程中，對于精確度有著較高的要求。若采用人工操作的方式來進行化工生產，將會在很大程度上影響精準度，造成較大的誤差。人工操作的方法不能滿足現代化石油化工生產的需求。更嚴重還會導致在生產過程中，投料不足的現象，為油田化工生產工作埋下了安全隱患。

4.2 過分的依賴人工操作

在傳統的油田化工生產中，人工操作是主要的生產方式，而且對這種操作方式有著較大的依賴性。而油田化工的生產過程是一項危險系數較高的工作。大量的人員進行集中作業，一旦發生危險，將會出現大批量的傷亡人員。這種情況的出現，嚴重的威脅了相關工作人員的人身安全。

4.3 油田化工生產的條件較差

油田化工生產有嚴重的污染性以及腐蝕性。相關的生產人員若長時間在這樣的環境中進行工作，將會嚴重的影響到自身的健康。

五、結束語

隨著儀表自動化技術的快速發展，其在油田開采過程中扮演者（著）愈來愈重要的角色。但是設備的維護成本高、操作過程繁復都是自動化技術發展受到限制，難以普及與應用的根本原因。這對于企業建設數字化油田是非常不利的，在后期的發展過程中，企業會逐步將重心放在對儀表自動化技術的研發上，從而為實現油田開采的自動化奠定基礎。

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