油田自動(dòng)化測壓儀表的應(yīng)用研究

曲 濤

［中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東深圳 518000］

在油田工程中，自動(dòng)化測壓已經(jīng)得到了很好的應(yīng)用，通過將自動(dòng)化測壓儀表運(yùn)用到油田工程當(dāng)中，能夠保證測壓數(shù)據(jù)的精確性，提高測壓數(shù)據(jù)的利用率。鑒于此，本文主要分析油田測壓儀表應(yīng)用過程中的常見故障，并提出有效的維護(hù)措施，從而保證油田中的各項(xiàng)測壓設(shè)備更好的運(yùn)行。

1 油田自動(dòng)化儀表系統(tǒng)的組成

我國油田企業(yè)中使用的自動(dòng)壓力測量儀器主要包括傳感器、顯示器和變送器。通過對自動(dòng)壓力測量儀器的分析可以得知，它由擴(kuò)散硅壓力變送器、波紋管壓力表和波紋管微壓儀組成，這些儀器的主要功能是信號檢測，滿足油田企業(yè)相關(guān)信息數(shù)據(jù)的采集和分析工作。

根據(jù)油田生產(chǎn)的特點(diǎn)，油田的信息探測一般為了滿足寬闊的地質(zhì)環(huán)境，所以用于油田生產(chǎn)的自動(dòng)化儀表在遠(yuǎn)程控制的儀表中占很大比例。在遠(yuǎn)程控制中，油田自動(dòng)化儀表系統(tǒng)主要分為控制單元和執(zhí)行單元兩部分，執(zhí)行單元是操作儀表閥門的控制系統(tǒng)，也是控制的核心部分，主要實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程設(shè)備和遠(yuǎn)程生產(chǎn)過程的控制，現(xiàn)有的自動(dòng)儀器主要用于此功能。在自動(dòng)化儀器的應(yīng)用中，為了有效地監(jiān)控油田生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)，同時(shí)降低人力的數(shù)據(jù)監(jiān)測成本，往往通過實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)有效的遠(yuǎn)程監(jiān)控具有重要作用。

2 自動(dòng)化測壓儀表的重要意義

由于油田工程中涉及的內(nèi)容比較多，如電站施工、石油采集與運(yùn)輸?shù)龋ば蚺c內(nèi)容均比較復(fù)雜，通過應(yīng)用自動(dòng)化測量儀表，能夠?yàn)楦黜?xiàng)設(shè)備提供穩(wěn)定的電壓，保證油田工程中的各項(xiàng)設(shè)備更加安全的運(yùn)行，提高石油的輸送質(zhì)量。將自動(dòng)化測壓儀器應(yīng)用到石油工程當(dāng)中，能夠準(zhǔn)確測量各項(xiàng)設(shè)備的壓力，并將各項(xiàng)測量數(shù)據(jù)有效收集，幫助工作人員進(jìn)一步了解各項(xiàng)設(shè)備的運(yùn)行情況。

除此之外，油田工程中的工作人員通過詳細(xì)分析動(dòng)化測壓儀表顯示的數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)異常，要結(jié)合設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行特點(diǎn)，采取妥善、科學(xué)的處理措施。現(xiàn)階段，我國石油工程中采用的自動(dòng)化測壓儀表主要由三部分構(gòu)成，分別是傳感器、變送器、顯示器，其中，傳感器能夠有效檢查信號，保證好的電信號，顯示器主要起到一定的顯示作用，能夠顯示各項(xiàng)測量數(shù)據(jù)，變送器能夠?qū)鞲衅鳒y出的信息進(jìn)行科學(xué)轉(zhuǎn)換，形成良好的電信信號。

2 自動(dòng)化測壓儀表的各項(xiàng)性能

2.1 主要自動(dòng)化測壓儀表

油田自動(dòng)化測壓儀表主要由兩部分構(gòu)成，分別是膜盒威壓儀器、擴(kuò)散硅式壓力變送器，其中，擴(kuò)散硅式壓力變送器（圖1）能夠測量運(yùn)行壓力較大的設(shè)備，該設(shè)備主要運(yùn)用集成電路技術(shù)，結(jié)合半導(dǎo)體基片的運(yùn)行狀態(tài)，采用擴(kuò)散方式，將壓力轉(zhuǎn)變成電阻，使得測量設(shè)備的壓力變化數(shù)值與壓力成正比例關(guān)系。受單晶硅彈性的影響，擴(kuò)散硅式壓力變送器內(nèi)部的壓力變化不大，其測量準(zhǔn)確性比較高。

圖1 擴(kuò)散硅式壓力變送器

此外，膜盒威壓儀器（圖2）主要應(yīng)用于鍋爐焚燒系統(tǒng)、輸風(fēng)系統(tǒng)與煙道系統(tǒng)中，能夠測量系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)行壓力，膜盒威壓儀器在測量過程中，根據(jù)介質(zhì)的流動(dòng)情況，準(zhǔn)確測量煙氣內(nèi)部的壓力。當(dāng)膜盒威壓儀器的位移帶出現(xiàn)變化時(shí)，顯示屏中的指針會(huì)出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)，指針能夠在刻度盤上準(zhǔn)確指出煙道系統(tǒng)內(nèi)部的壓力。

圖2 膜盒壓力儀器

2.2 選配指標(biāo)

在自動(dòng)化測壓儀表選配指標(biāo)中，相關(guān)工作人員可以參考以下幾方面：第一，設(shè)備的精確性，通常情況下，自動(dòng)化測壓儀表的精確度為±1%之間。第二，設(shè)備的響應(yīng)時(shí)間，設(shè)備顯示各項(xiàng)測量數(shù)據(jù)的時(shí)間。第三，信號，要結(jié)合信號的輸出情況，并嚴(yán)格控制其內(nèi)部的負(fù)載。第四，電源，電源主要有兩個(gè)，儀表的內(nèi)部電源與正常工作電源，儀表內(nèi)部電源電壓正常，儀表的正常工作的電源為一個(gè)單獨(dú)電源。第五，監(jiān)測設(shè)備，在選擇監(jiān)測設(shè)備的過程中，可以采用數(shù)據(jù)顯示儀器。

3 油田自動(dòng)化測壓儀表的應(yīng)用與維護(hù)

3.1 測壓儀表運(yùn)行故障

油田生產(chǎn)情況復(fù)雜，自動(dòng)化儀表的工作條件也比較復(fù)雜，因此容易出現(xiàn)突發(fā)的故障，這種故障的出現(xiàn)不僅僅是單方面外部工作環(huán)境的變化，也有很大因素是由于自動(dòng)化儀器在工作過程中系統(tǒng)的線性運(yùn)轉(zhuǎn)容易被打斷的自身原因。自動(dòng)化儀表的常見故障主要分為自動(dòng)化儀表連接不良和損壞，這兩種故障問題都能夠通過初步的儀器調(diào)試進(jìn)行解決。首先應(yīng)檢查自動(dòng)化儀表的連接線，并對自動(dòng)化儀表的使用功能進(jìn)行有效測試，如果調(diào)試沒有效果，就可能是發(fā)生了儀表的損壞。為了保證自動(dòng)化測壓表得到有效運(yùn)用，油田工程中的相關(guān)工作人員需要認(rèn)真分析其運(yùn)行故障，如果自動(dòng)裝置因不明原因處于癱瘓狀態(tài)，應(yīng)首先采用手動(dòng)控制裝置，這種手動(dòng)進(jìn)行控制能夠根據(jù)操作工藝流程進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整。常見的運(yùn)行故障主要有以下方面：①儀表內(nèi)部的運(yùn)行模板與芯片安裝不合理，如果模板與芯片的安裝位置錯(cuò)誤，測量到的電壓數(shù)值不穩(wěn)定，模板與芯片很容易出現(xiàn)燒壞現(xiàn)象。②集成模板的焊接不合理，集成模板在運(yùn)行過程中，如果電路出現(xiàn)故障，模板內(nèi)部很容易出現(xiàn)短路現(xiàn)象。③壓力表內(nèi)部的關(guān)鍵環(huán)節(jié)沒有定期進(jìn)行檢查，受人為因素的影響，壓力表內(nèi)部的芯片如果不定期檢查，很容易出現(xiàn)損壞。

除此之外，如果自動(dòng)化測壓儀表的運(yùn)行時(shí)間超過規(guī)定時(shí)間，自動(dòng)化測壓儀表內(nèi)部的各個(gè)元件很容易出現(xiàn)故障，如線路接地與漏電現(xiàn)象等。由于油氣自動(dòng)化測壓儀表內(nèi)部構(gòu)比較復(fù)雜，線路分布范圍較廣泛，當(dāng)空氣中的潮濕度較大時(shí)，測壓儀表顯示的數(shù)據(jù)不正確，降低測壓數(shù)據(jù)的精確性。在焊接的過程中，測壓儀表的運(yùn)行效率會(huì)不斷下降，各項(xiàng)測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性降低。

通過詳細(xì)分析測壓儀表運(yùn)行故障，能夠幫助維修人員進(jìn)一步了解儀表內(nèi)部結(jié)構(gòu)，有效保證儀表內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整性。對于維修人員來說，要定期檢查油田工程中的各個(gè)系統(tǒng)，針對系統(tǒng)的運(yùn)行情況，合理調(diào)整設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如果設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)不完整，會(huì)影響儀器的穩(wěn)定運(yùn)行。在調(diào)整測壓儀內(nèi)構(gòu)的過程中，維修人員需要結(jié)合設(shè)備的運(yùn)行情況，定期檢查，針對運(yùn)行故障發(fā)生概率大的設(shè)備，要適當(dāng)加大檢查力度。

3.2 科學(xué)維護(hù)自動(dòng)化測壓儀表

由于設(shè)備常年在地下，所以受到濕度和溫度的影響，儀器容易遭受不同程度的腐蝕，設(shè)備容易發(fā)生損壞，因此需要加強(qiáng)科學(xué)的日常維護(hù)。在日常維護(hù)過程中，維護(hù)人員要結(jié)合測壓儀表的運(yùn)行情況，詳細(xì)記錄測壓儀表的設(shè)備型號，并做好相應(yīng)的存檔工作，例如觀察和更換測試信號燈之后，需要及時(shí)更換老化的線路和損壞的部件。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)儀器的使用特點(diǎn)和信號燈類型進(jìn)行留檔處理，加強(qiáng)儀器的功能測試和調(diào)整，對有故障代碼的儀器要進(jìn)行更換。其次，材料購買，在購買各項(xiàng)材料的過程中，維修人員需要制定妥善的購買計(jì)劃，并結(jié)合測壓儀表以往出現(xiàn)的故障情況，定期更換。在購買新的配件過程中，需要針對原廠進(jìn)行采購，保證質(zhì)量過關(guān)，滿足日常使用需求。

除此之外，為了保證油田自動(dòng)化測壓儀表更加安全的運(yùn)行，維護(hù)人員需要為儀表提供一個(gè)比較好的運(yùn)行環(huán)境，并結(jié)合測壓儀表的運(yùn)行狀態(tài)，做好排污工作。研究表明，如果空氣中水分較大，測壓儀表內(nèi)部限容易出現(xiàn)運(yùn)行故障，降低測壓結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此，維護(hù)人員在實(shí)際工作中，要嚴(yán)格控制測壓儀表周圍的水蒸氣含量，并明確各個(gè)測壓儀表的應(yīng)用范圍，保證測壓結(jié)果更加精確。在石油化工行業(yè)中定期組織技術(shù)人員對其培訓(xùn)，尤其是對這種以測壓為代表的工作細(xì)節(jié)進(jìn)行培訓(xùn)，能夠引導(dǎo)技術(shù)人員學(xué)習(xí)專業(yè)知識，保證每個(gè)技術(shù)人員都能全面掌握知識。在寒冷的冬季，由于溫度比較低，維護(hù)人員需要嚴(yán)格控制壓儀表的運(yùn)行溫度，如果測壓儀表內(nèi)部的溫度比較高，與外界溫差較大，維護(hù)人員需要運(yùn)用合理的處理方式。在該執(zhí)行條件下，培訓(xùn)員工從工作細(xì)節(jié)中加強(qiáng)對儀器的運(yùn)行狀態(tài)檢測，能夠保證石油化工行業(yè)自動(dòng)化水平的提升，確保其符合現(xiàn)代社會(huì)的實(shí)際發(fā)展需要。

3.3 進(jìn)行自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展

目前我國相關(guān)行業(yè)的自動(dòng)化測壓儀表發(fā)展速度非常快，相關(guān)儀器的開發(fā)性比較好，儀表裝備可靠性高，測量結(jié)果的精度很高，并且能在一定程度上實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，具備較好的可操作性。目前人工智能和計(jì)算機(jī)技術(shù)的革命性發(fā)展也給儀表自動(dòng)化發(fā)展提供了較為廣闊的應(yīng)用前景。目前我國自動(dòng)化儀表行業(yè)已經(jīng)向著智能化的方向發(fā)展，可以顯著提高儀表的性能和檢測效率，能夠有助于相關(guān)行業(yè)快速進(jìn)行系統(tǒng)測試，在此基礎(chǔ)上可以改變本來的系統(tǒng)功能。

目前，石油行業(yè)中的FCS和DCS融合性逐漸加強(qiáng)，也就是說儀表和自動(dòng)化技術(shù)在石油管道中的應(yīng)用得到了融合性發(fā)展，其中，加大DCS技術(shù)的研究能夠推動(dòng)儀表機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)革新，其在智能化和可靠性上占據(jù)著主導(dǎo)地位，能夠發(fā)揮出很好的作用。因此FCS更加適配智能化的檢測儀表，同時(shí)檢測儀表結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，在計(jì)算速度和存儲(chǔ)量等方面提升了計(jì)算效率，在FCS和DCS融合性幫助下相關(guān)儀表可以與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，從而可以進(jìn)行虛擬儀器的自動(dòng)化模擬，幫助石油行業(yè)的發(fā)展能夠在計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中改良自動(dòng)化測壓器容易信號中斷的問題。

3.4 發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化檢測

目前，由于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，相關(guān)油田要想提高自動(dòng)化程度，就需要向著綜合方向進(jìn)行改革，盡可能結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行儀表控制和通信。利用物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)對遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和數(shù)據(jù)測試，能夠?qū)⑦@類數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在云端的應(yīng)用中。而智能技術(shù)在儀表行業(yè)中的應(yīng)用，能夠推動(dòng)油田自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展。在油田工程中，自動(dòng)化測壓儀表得到了有效的應(yīng)用，由于該設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定準(zhǔn)確性高，能夠?yàn)闇y壓人員提供比較準(zhǔn)確的測壓數(shù)據(jù)。在自動(dòng)化測壓儀表中，通過運(yùn)用智能化技術(shù)，能夠保證測壓結(jié)果更加精確，具有廣闊的發(fā)展前景。將智能化軟件應(yīng)用到測壓儀表中，能夠充分發(fā)揮測壓儀器的智能化功能。

例如，在設(shè)計(jì)自動(dòng)化測壓儀表的過程中，設(shè)計(jì)人員可結(jié)合智能化儀器軟件安裝規(guī)范，進(jìn)行科學(xué)改進(jìn)與調(diào)整，并運(yùn)用先進(jìn)虛擬智能設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的檢測，如果檢測結(jié)果不合理，可以進(jìn)行二次檢測，保證測壓儀器檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。測壓儀表智能網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行過程中，設(shè)計(jì)人員要提前收集一定量的數(shù)據(jù)，并準(zhǔn)確記錄測壓儀器設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，將收集數(shù)據(jù)與測壓儀器運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)對比，保證自動(dòng)化測壓儀表內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整。自動(dòng)化測壓儀表在應(yīng)用的過程中，可以對油田的工藝路徑進(jìn)行精確地控制，從而確保油田的品質(zhì)具有較高的精確度，與傳統(tǒng)的儀表相比，具備較高的性價(jià)比，較為安全可靠。在實(shí)際操作中，相關(guān)儀表具備較好的操作性，可以進(jìn)行方便的人機(jī)互動(dòng)。目前采取智能化和自動(dòng)化的控制系統(tǒng)可以給測壓儀表的發(fā)展提供更為廣闊的空間，在使用智能軟件之后，能夠大幅提高相關(guān)系統(tǒng)的綜合性能，確保測量儀表的職能可以更為多樣。目前，可通過互聯(lián)網(wǎng)來進(jìn)行模擬軟件的識別，同時(shí)可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集或者控制。在人工智能和自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的過程中，對測壓儀表進(jìn)行應(yīng)用可以不斷促進(jìn)其更新?lián)Q代，以適應(yīng)油田自動(dòng)化發(fā)展的需求。

4 結(jié)語

詳細(xì)分析了測壓儀表運(yùn)行故障，維護(hù)自動(dòng)化測壓儀表的措施，并介紹了自動(dòng)化測壓儀表的發(fā)展趨勢，能夠保證油田工程中的測壓儀表穩(wěn)定運(yùn)行，提高各項(xiàng)測壓數(shù)據(jù)的精確性。對于油田工程中的相關(guān)工作人員來說，要結(jié)合測壓設(shè)備的運(yùn)行情況，認(rèn)真遵守相關(guān)巡查制度，在保證自動(dòng)化測壓儀表穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，減少儀表發(fā)生故障的次數(shù)，有效提高油田工程的經(jīng)濟(jì)效益。