移動式油井計量站系統的研制

王磊

（大慶油田有限責任公司第十采油廠規劃設計研究所，黑龍江 大慶 163000）

現代工業領域廣泛應用自動化技術手段，工業部門高度重視自動化改造和優化傳統生產流程、工作方式，不斷提升工業化生產效率和質量。油田是重要的石油生產基地，完成自動化改造是必然發展趨勢。開發石油作業進行中，通過實時掌握油井的三相參數，即油、氣、水方面，切實把握油井狀態，支持油井進一步開發。積極引進自動式油井計量站系統，能夠良好構建出安全、精準、實時、網絡化、智能化的全生產監控平臺，從而支持油氣田生產活動的順利實施。

1 移動式油井計量站系統的重要性

當前，較多油田開采作業中還是用半自動計量方式、人工方式完成油、氣、水三相參數的計量工作，不僅計量次數較少，間歇性大，還會消耗較大勞動強度，持續時間較短，且所獲取的參數數據準確性不夠高，導致數據不具備代表性。現代自動化技術的不斷更新和進步，給油田開采工作提供了良好前提條件。計量站作為油田的重要組成部分，承擔起液、油、氣方面的計量任務，給油田地質部門提供準確可靠的油井工程資料。

相較于傳統計量方式的應用，計量站控制系統可以有效應對高含水油井、間歇出油井方面的計量工作，還能夠準確計算出混串井、低含氣井的產量。使用車載式油井計量站系統，具備較強的流動性，能夠重復利用這一計量站，操作簡便。可編程控制器（PLC）積極應用在油井計量站系統中，可以全自動實施油、氣、水計量監測工作，還能夠良好引進TCP/IP技術手段、4G網絡技術，從而保持著雙向通信功能，完成服務器PC和控制終端PLC之間的有效聯系。在PC機基礎上，用戶可以采用瀏覽器訪問好油井計量站系統的網站，采用遠程化方式管控好終端系統計量裝置。

2 移動式油井計量站系統內在運行原理

移動式油井計量站系統良好適應了當前計量工作的開展需求，可以有效支持計量活動的順利實施。該系統運行中目的在于檢測油中含水計量，完成氣液高效分離。移動式油井計量站系統具體應用過程中，首先，通過各個油井管線，開展采油作業，在匯集好后進入總進管中；其次，在一級分離器的作用下，總進管石油可以獲取到氣、液兩相，經過分離處理好的液相將會參與二級分離器中，通過二級分離手段的有效應用，氣、液兩相也會被獲得；再者，全面集合、合并好由分離獲取到的氣相和液相，在控制系統支持下，發揮液體流量計、氣體流量計的作用，開展綜合計量工作，完成總出管線的匯集工作；最后，重新輸送氣相、液相，將其運輸到輸送管線中，完成整個測量工作。各項流程進行中，計量工作基本可以達到無損狀態。在分離油氣后，氣體流量計、質量流量計能夠有效實施計量活動，推進氣、油、水的密度測試工作穩步實施，從而結合測試得到的密度數據、體積流量數據，可以獲取油井含水量、產量情況，完成計量產油單量的工作。

3 移動式油井計量站系統的研制工作

油井計量工作進行中，移動式油井計量站系統發揮著積極作用，能夠得到寬泛的操作范圍，精確的測量結果，且操作環節較為簡便，要想不斷提升該計量站系統的應用效果，需要注重科學開展研發和設計工作。

3.1 組成部分

在移動式油井計量站系統設計過程中，主要包含以下幾個部分：（1）計量傳感器。其中有質量變送器、壓力變送器、溫度變送器以及氣體流量計等。（2）PLC采集終端。HMI液晶屏、DVP-ES2型PLC控制器是主要組成部分，可以完成采集數據、處理數據以及顯示數據的工作。（3）4G網絡。這是指網絡系統，包含4G上網卡和4G網絡模塊，網絡通信功能快速顯著。（4）PC機服務器。組成部分主要包含打印設備、可用網絡、以PC機為基礎的C#軟件，可以采集數據、查詢數據，還支持打印系統。

3.2 PLC采集終端

PLC控制系統在移動式油井計量站系統中占據重要地位，針對進出口壓力、進出口溫度、瞬時和累計分離液相流量、瞬時和累計分離氣相流量、計量裝置可燃氣體濃度檢測、環境溫度、報警輸出以及旁通管線緊急打開電動閥開關狀態等數據進行采集和分析。同時，還要能夠面向多種運行參數進行總結，包含日產液量、日產油量、流量、求產時間、求產日期、含水率、設備運行壓力等方面。在處理各項控制參數的過程中，都能夠使用遠程方式，推進修改活動順利實施，但其中需要保證連續性處理好MODBUS地址。整個PLC控制系統顯現出報警功能和聯鎖控制功能，集中體現在：

（1）PLC控制系統高度重視環境溫度，針對溫度的上限和下限，為保證聯鎖效果，需要使用儀表電伴熱和啟停計量裝置管線；

（2）超高限遠程聲光報警手段是遠遠小于進口壓力的，通過本地處理或者遠程管控方式，可以修改好實際報警值，使其更好地適應實際運行需求，滿足報警的要求。而對于報警活動，需要在完成現場確認后及時取消。

（3）聯鎖控制活動進行中，需要擁有自動切換功能、手動切換功能，包含本地和遠程兩個方面。

PLC控制系統運行中，首先，經由質量變送器、壓力變送器、溫度變送器以及氣體流量計等傳感器收集到各項信息和數據；其次，傳輸到PLC控制器中，在此基礎上，給4G模塊、人機HMI發送相應的信號，支持后續測量活動的順利實施，同時，還能夠按照既定標準，支持蜂鳴器、報警燈的工作。整個PLC采集終端應用中的功能情況如下圖1所示。

圖1 PLC采集終端的功能圖

3.3 4G網絡和服務器

4G下載速度顯著，可以滿足用戶在無線服務方面的基本要求，如在DSL和有線電視調制解調器沒有做好全面覆蓋的區域實施部署活動，在此基礎上，推進整個地區擴展活動的有效實施。4G應用效果良好，將其應用在移動式油井計量站系統之中，確保4G模塊能夠覆蓋在每個PLC采集終端中，遠程傳輸好數據，同時，完成遠程控制參數的目標。監控服務器在整個系統運行環節中發揮著積極優勢，可以開展整體性協調規劃工作，支持遠程服務活動的順利實施。對于服務器的運行功能結構來說，其和下位PLC構建起通信連接，發揮多線程技術的優勢和作用，在單獨線程通道中，連接好各個油井，將其寫入操作中，并完成數據庫存儲工作。

4 結語

移動式油田計量站控制系統設計中，充分結合自動化技術和油田生產過程，傳統工作人員抄表和專人巡檢的方式，轉變為數據采集和分析處理的自動化方式，面向生產全過程，構建起安全性、實時性、精準性、網絡化以及智能化的綜合監控平臺。在這一監控平臺上，工作人員工作量減少，還能夠縮減人員配置，合理降低生產成本，相應地，提升油氣田的生產效益。發揮移動式油井計量站系統的應用優勢，能夠支持油田開采作業取得良好成效，實際設計和研發過程中，要注重掌控計量站系統組成部分，把握好PLC采集終端和4G網絡與服務器的設計環節。