馬北試采作業(yè)區(qū)自動(dòng)化數(shù)字化升級(jí)方案研究

華 震

（青海油田采氣二廠，青海 海西 816400）

0 引言

馬北試采作業(yè)區(qū)場站始建于2006 年，建設(shè)之初設(shè)計(jì)功能較為簡單，只具備原油脫水處理工藝。經(jīng)過2012 年、2013 年、2015 年這幾次大的場站新建及老站改擴(kuò)建工程，現(xiàn)在已經(jīng)完成了三小站一大站的整體布局，各場站管理所轄油氣水井。目前是一個(gè)集原油處理、天然氣集輸脫水脫烴、輕烴穩(wěn)定、天然氣增壓、注水等為一體的綜合油氣田單位［1］。

場站在設(shè)計(jì)之初自動(dòng)化覆蓋程度不高，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不足，加之后期維護(hù)力量缺乏，導(dǎo)致在役自動(dòng)化設(shè)備也未能完全發(fā)揮自控作用［2－3］。為了響應(yīng)集團(tuán)公司全面啟動(dòng)“油氣田數(shù)字化建設(shè)”的號(hào)召，補(bǔ)足我們與長慶油田、新疆油田、塔里木油田等數(shù)字化自動(dòng)化油田模范單位的差距，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高安全環(huán)保等級(jí)，提高工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性和運(yùn)行效率，馬北試采作業(yè)區(qū)的自動(dòng)化數(shù)字化升級(jí)改造勢在必行［4－5］。就其建設(shè)方案做如下研究。

1 升級(jí)方案概述

按照“關(guān)鍵數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，關(guān)鍵過程連鎖控制，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)緊急切斷，關(guān)鍵分析自動(dòng)生成，關(guān)鍵人員行為可控”的思路，實(shí)現(xiàn)原油處理、天然氣增壓、天然氣處理、原油輕烴外運(yùn)等工藝集中監(jiān)控，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，提前預(yù)警，保障生產(chǎn)安全高效運(yùn)行［6］。

經(jīng)過自動(dòng)化數(shù)字化升級(jí)改造后，在作業(yè)區(qū)內(nèi)應(yīng)實(shí)現(xiàn)：小站無人值守，大站區(qū)域控制，工藝精細(xì)調(diào)整，設(shè)備管理受控，監(jiān)控分級(jí)管理，視頻動(dòng)態(tài)捕捉，人員行為規(guī)范，按需巡檢，達(dá)到行業(yè)自動(dòng)化數(shù)字化第一梯隊(duì)水平［7］。

2 升級(jí)方案研究

2.1 生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集

生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集分別包括油井、氣井、聯(lián)合站、馬八油氣集輸站、馬八集氣站、馬西集氣站等。

在油井中，井口增加套壓變送器，增加油壓變送器，增加生產(chǎn)溫度傳感器。抽油機(jī)增加游梁平衡檢測，電機(jī)電流檢測，示功圖在線生成并傳輸。數(shù)據(jù)集成在現(xiàn)有井場控制柜中統(tǒng)一傳輸至所屬場站。

在氣井中，井口增加套壓變送器，增加油壓變送器，增加生產(chǎn)溫度傳感器。注水井增加注水壓力變送器，增加遠(yuǎn)傳注水流量計(jì)，實(shí)現(xiàn)油氣水井主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集監(jiān)控。

在聯(lián)合站中，增加機(jī)泵出口壓力變送器，增加隔油池卸油罐液位遠(yuǎn)傳，增加水泵油泵外輸流量計(jì)，增加加熱爐燃料氣流量計(jì)，增加原油儲(chǔ)罐在線含水分析儀，增加消防管網(wǎng)壓力監(jiān)測點(diǎn)。與現(xiàn)有監(jiān)測點(diǎn)配合，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合站生產(chǎn)數(shù)據(jù)，消防數(shù)據(jù)采集。

在馬八油氣集輸站中，增加節(jié)流后溫度傳感器，增加混液罐液位遠(yuǎn)傳。與現(xiàn)有監(jiān)測點(diǎn)配合，實(shí)現(xiàn)馬八油氣集輸站生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集。

在馬八集氣站中，增加節(jié)流后溫度傳感器。與現(xiàn)有監(jiān)測點(diǎn)配合，實(shí)現(xiàn)馬八油氣集輸站生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集。

在馬西集氣站中，增加節(jié)流后溫度傳感器。與現(xiàn)有監(jiān)測點(diǎn)配合，實(shí)現(xiàn)馬八油氣集輸站生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集。

2.2 生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸

生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸分為場外數(shù)據(jù)傳輸和單井?dāng)?shù)據(jù)傳輸。

場站數(shù)據(jù)：馬八油氣集輸站、馬八集氣站、馬西集氣站實(shí)現(xiàn)無人值守，數(shù)據(jù)傳輸至馬北聯(lián)合站，將馬北聯(lián)合站作為馬北試采作業(yè)區(qū)的區(qū)域控制中心，對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施統(tǒng)一管理調(diào)度。站點(diǎn)之間數(shù)據(jù)采用有線傳輸，確保數(shù)據(jù)可靠、穩(wěn)定、無延遲。

單井?dāng)?shù)據(jù)：單井?dāng)?shù)據(jù)采用有線、無線配合形式，將數(shù)據(jù)傳輸至所屬場站，匯總后傳輸至區(qū)域控制中心，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

2.3 生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控

生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一在聯(lián)合站新建區(qū)域控制中心監(jiān)控。設(shè)置專職監(jiān)控班監(jiān)控崗，人員培訓(xùn)上崗，需熟悉所有場站流程。現(xiàn)有監(jiān)控頁面，流程布局圖全部更新，按照現(xiàn)場實(shí)際流程設(shè)置。監(jiān)控畫面要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)易讀，背景對(duì)比度高，流程清晰，操作邏輯簡單，賬戶分級(jí)管理。

2.4 緊急切斷系統(tǒng)

在油井中，單井井口新增電液聯(lián)動(dòng)緊急切斷閥，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程關(guān)閉及緊急切斷功能。抽油機(jī)與緊急切斷閥連鎖，可實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)。

在氣井中，單井井口新增電液聯(lián)動(dòng)緊急切斷閥，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程關(guān)閉及緊急切斷功能。

在場站中，新增緊急切斷氣動(dòng)閥，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程關(guān)閉及緊急切斷功能（見表1）。

表1 場站實(shí)現(xiàn)緊急切斷增加的氣動(dòng)閥情況

2.5 自動(dòng)控制

在單井自動(dòng)控制中，應(yīng)配合數(shù)據(jù)采集分析，若發(fā)現(xiàn)異常，人員按需巡檢，統(tǒng)一聽從調(diào)度指揮。在場站自動(dòng)控制中，新增電動(dòng)控制閥，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。與場站原油自控設(shè)備配合，實(shí)現(xiàn)場站關(guān)鍵工藝流程、設(shè)備全自動(dòng)（詳見表2）。

表2 場站需增加電動(dòng)閥及實(shí)現(xiàn)自控機(jī)泵

2.6 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

2.6.1 生產(chǎn)視頻監(jiān)控

在油井中，每個(gè)井場增加1 臺(tái)監(jiān)控設(shè)備，具備動(dòng)態(tài)捕捉檢測功能，能夠及時(shí)捕捉到進(jìn)場油氣泄漏，人員入侵，煙火報(bào)警，能夠局部高清放大，實(shí)現(xiàn)電子巡檢。

在氣井中，每個(gè)井場增加1 臺(tái)監(jiān)控設(shè)備。具備動(dòng)態(tài)捕捉檢測功能，能夠及時(shí)捕捉到進(jìn)場油氣泄漏，人員入侵，煙火報(bào)警。能夠局部高清放大，實(shí)現(xiàn)電子巡檢。

在場站中，增加動(dòng)設(shè)備監(jiān)控設(shè)備，具備動(dòng)態(tài)捕捉檢測功能，能夠及時(shí)捕捉到進(jìn)場油氣泄漏，人員入侵，煙火報(bào)警。能夠局部高清放大，實(shí)現(xiàn)電子巡檢。配合現(xiàn)有視頻監(jiān)控點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)場景全覆蓋。

2.6.2 安防視頻監(jiān)控

場站圍墻邊界處設(shè)置安防監(jiān)控設(shè)備，單井安防監(jiān)控功能集成在生產(chǎn)監(jiān)控設(shè)備中，具備人員行為檢測，人員入侵檢測的功能。安防視頻與生產(chǎn)視頻剝離，設(shè)置單獨(dú)的安防監(jiān)控視頻室，有專人監(jiān)控。

2.7 人員管理

在人臉識(shí)別、考勤統(tǒng)計(jì)管理中，設(shè)置統(tǒng)一的門禁及考勤制度，自動(dòng)識(shí)別，電子生成考勤表格如是上傳。工裝勞保檢測管理中，在實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控平臺(tái)檢測工裝勞保穿戴情況，并及時(shí)提出警報(bào)。在行為分析管理中，實(shí)時(shí)檢測員工工作行為，對(duì)一些異常不良行為進(jìn)行監(jiān)測與報(bào)警，對(duì)一些求救行為及時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

2.8 智能巡檢

對(duì)智能設(shè)備（壓變、溫變等）和非智能設(shè)備（控制箱、監(jiān)控立桿等）統(tǒng)一安裝條形碼標(biāo)簽，通過手持管理終端掃描標(biāo)簽，從平臺(tái)數(shù)據(jù)庫中讀取到該設(shè)備的基礎(chǔ)信息，查看安裝時(shí)間、維護(hù)次數(shù)、最近保養(yǎng)時(shí)間等相關(guān)維護(hù)信息，并且可以通過手持終端對(duì)設(shè)備維護(hù)信息進(jìn)行更新，上傳至服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行設(shè)備生命周期的管理和維護(hù)智能巡檢。

2.9 區(qū)域控制中心系統(tǒng)構(gòu)架

區(qū)域控制中心應(yīng)包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集分析、視頻監(jiān)控、設(shè)備管理、人員管理、自動(dòng)化辦公、智能巡檢等功能。

在生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集分析中，將各單井及站點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一傳輸至區(qū)域控制中心監(jiān)控分析控制。生成電子報(bào)表，并且能夠抽取任意班次，班組生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高原油天然氣產(chǎn)品質(zhì)量。在視頻監(jiān)控中，將生產(chǎn)視頻及安防視頻進(jìn)行分開監(jiān)控，一旦發(fā)生異常可以在主屏顯示報(bào)警畫面，在流程圖上及地圖上顯示報(bào)警位置。在設(shè)備管理的系統(tǒng)中集成設(shè)備管理報(bào)表，包括設(shè)備巡檢記錄、保養(yǎng)記錄、耗能記錄、檢維修記錄等，并且能夠抽取任意班次，班組生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，優(yōu)化設(shè)備管理。在人員管理時(shí)，應(yīng)將人員行為分析集成在視頻監(jiān)控平臺(tái)中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)人的不安全行為。在智能巡檢中，進(jìn)行打卡巡檢，信息集成，將巡檢信息全部上傳至報(bào)表系統(tǒng)中。在無紙化辦公中，將生產(chǎn)數(shù)據(jù)、報(bào)警記錄、設(shè)備記錄、巡檢記錄、操作記錄、人員考勤等電子報(bào)表分功能逐一生成并上傳至存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行保存。

2.10 網(wǎng)絡(luò)信息安全

網(wǎng)絡(luò)信息安全需要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、辦公網(wǎng)、外網(wǎng)的有效數(shù)據(jù)隔離。強(qiáng)化數(shù)據(jù)端口保護(hù)，阻止病毒通過U 盤入侵，保護(hù)數(shù)據(jù)安全。實(shí)施辦公網(wǎng)上網(wǎng)行為管理，了解員工上網(wǎng)操作動(dòng)向，建立外來設(shè)備授權(quán)制度，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)信息的安全。

3 結(jié)語

結(jié)合作業(yè)區(qū)現(xiàn)狀，經(jīng)過這一系列自動(dòng)化數(shù)字化升級(jí)改造，能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)區(qū)“無人值守，按需巡檢”的管理目標(biāo)，并且會(huì)進(jìn)一步地提高工藝、設(shè)備生產(chǎn)能效性及安全性，降低人員勞動(dòng)數(shù)量及強(qiáng)度，使馬北試采作業(yè)區(qū)成為青海油田自動(dòng)化、數(shù)字化標(biāo)桿單位。