采油工藝中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

摘要：隨著自動(dòng)化、數(shù)字化技術(shù)在各個(gè)行業(yè)的廣泛使用，油田開采技術(shù)也慢慢研究開發(fā)出了適合自身發(fā)展的自動(dòng)化技術(shù)。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用在石油開采上可以有效的增加石油開采效率、減少浪費(fèi)，節(jié)省人員的使用效率并且數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、降低能源的消耗等。本文針對(duì)自動(dòng)化技術(shù)在采油工藝中的應(yīng)用進(jìn)行淺論。

關(guān)鍵詞：采油工藝自動(dòng)化技術(shù)

對(duì)于世界能源緊張的今天，石油開采對(duì)于一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，能源的多少對(duì)于生產(chǎn)力的高低有著決定性的發(fā)言權(quán)。所以一個(gè)國家的石油的開采量，開采效率則是由石油廠的先進(jìn)、科學(xué)的開采技術(shù)和裝備所決定的，開采技術(shù)和裝備越先進(jìn)、越科學(xué)，開采石油的產(chǎn)量就越高、效率越高、浪費(fèi)越少。

1 我國近年石油生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1 我國東部地區(qū)因各種原因?qū)е率蜕a(chǎn)普遍出現(xiàn)遞減現(xiàn)象。

1.2 我國中部地區(qū)近些年的石油的產(chǎn)量成平穩(wěn)狀態(tài)，增幅有限。

1.3 我國西部石油儲(chǔ)量豐滿，不過開發(fā)較少，地勢比較復(fù)雜，存在一定開采難度，但是西部的石油產(chǎn)量有望在一定時(shí)間內(nèi)大幅度增長。

1.4 我國海域石油產(chǎn)量處在一個(gè)穩(wěn)步增長狀態(tài)。

2 我國石油開采自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀

2.1 采油廠對(duì)自動(dòng)化、數(shù)字化的采油技術(shù)認(rèn)識(shí)淺薄。采油廠管理階層對(duì)自動(dòng)化技術(shù)不重視，很多基層人員對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用積極性也不高，習(xí)慣于守舊，對(duì)新技術(shù)新設(shè)備使用率低，并且對(duì)使用后的設(shè)別維護(hù)不佳導(dǎo)致設(shè)備報(bào)廢不能使用。

2.2 采油廠的自主創(chuàng)新能力和對(duì)新型技術(shù)引進(jìn)的吸收能力較差，目前我國大部分采油廠推出的新系統(tǒng)大多數(shù)是與外界協(xié)作研究成的，缺乏自我創(chuàng)新。并且由于部分技術(shù)人員個(gè)人原因，導(dǎo)致對(duì)很多新技術(shù)的掌握不夠、不精，從而影響生產(chǎn)。

2.3 高素質(zhì)的技術(shù)操作人員遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，在我國由于種種原因，很多自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生都改行，導(dǎo)致真正的自動(dòng)化技術(shù)人員稀少，對(duì)于正常開采與后期設(shè)別維護(hù)上都有一定影響。

2.4 設(shè)備陳舊，自我創(chuàng)新少，我國現(xiàn)在自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和設(shè)備離國外發(fā)達(dá)國家的設(shè)備存在一定的差距，設(shè)備陳舊，不兼容，反應(yīng)不迅速都是如今影響石油開采的因素。

2.5 制度不完善，目前我國仍對(duì)很多方面監(jiān)察不嚴(yán)、施工質(zhì)量不過關(guān)，技術(shù)含量低、后續(xù)服務(wù)質(zhì)量差，內(nèi)部考核不足等原因?qū)е律a(chǎn)自動(dòng)測控體系管理制度的不健全。

2.6 后續(xù)資金不足，主要體現(xiàn)在對(duì)系統(tǒng)的日常維護(hù)上，系統(tǒng)在日常缺少維護(hù)或者沒有維護(hù)會(huì)導(dǎo)致機(jī)械停用或處在半停運(yùn)的狀態(tài)。

3 采油工藝中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

3.1 模擬式自動(dòng)化控制 模式自動(dòng)化控制系統(tǒng)簡稱ACS，建立在模擬控制裝置之上，進(jìn)行三相分離和緩沖罐液位等工藝參量的控制，目前傳統(tǒng)的模擬式控制系統(tǒng)主要應(yīng)用在1999年之前建立的油區(qū)。此系統(tǒng)在實(shí)踐中存在很多的不足，主要表現(xiàn)在：①硬件隨著性能不斷增加，導(dǎo)致配件多，系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)于后期保養(yǎng)上產(chǎn)生很大技術(shù)困難；②擴(kuò)展能力差，工藝參數(shù)在1～2個(gè)；③傳統(tǒng)控制器控制系統(tǒng)少；④區(qū)別干擾影響方面較差。

3.2 數(shù)字式自動(dòng)化控制系統(tǒng)

3.2.1 直接數(shù)字控制系統(tǒng) 簡稱DDC系統(tǒng)，始建于韋2接轉(zhuǎn)站。DDC系統(tǒng)是利用一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)被控參數(shù)進(jìn)行檢測，根據(jù)設(shè)定值和控制方法再進(jìn)行一定的運(yùn)算，然后再輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)從而對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行控制，使被控的參數(shù)穩(wěn)定在給定值區(qū)間運(yùn)作。在采油工藝上，DDC通過控制變頻調(diào)速器從而來調(diào)整輸油泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速，最后達(dá)到控制緩沖罐液位的目的，從而實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)過程的閉環(huán)控制。

目前DDC在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)一些問題：①只有一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，對(duì)計(jì)算機(jī)要求較高，規(guī)模受限；②通信能力較弱，數(shù)據(jù)傳送、交換速度慢甚至困難；③因一臺(tái)計(jì)算機(jī)操作，開發(fā)與修改都存在一定難度；④操作界面粗糙，不利于操作。

3.2.2 可編程控制器 簡稱PLC，于1980由美國電氣制造商協(xié)會(huì)NEMA正式命名。PLC和工業(yè)計(jì)算機(jī)在結(jié)構(gòu)上存在一定的差異，PLC不能獨(dú)立構(gòu)成一個(gè)完整的、大規(guī)模的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，一般情況下PLC都與工控機(jī)、智能儀表等一起組成一個(gè)分布式控制系統(tǒng)。從人實(shí)現(xiàn)集中管理、獲得數(shù)據(jù)和分散可控。分散化的控制可以不會(huì)因?yàn)橛?jì)算機(jī)或個(gè)別回路故障而影響整個(gè)系統(tǒng)都失去運(yùn)行控制。目前PLC已經(jīng)在污水處理、排放，風(fēng)機(jī)、泵的變頻調(diào)速控制等上廣泛進(jìn)行應(yīng)用。

PLC有以下的特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)模塊化，靈活通用、功能強(qiáng)大，體積小，方便安裝；②可靠性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)；③編程簡單，使用方法簡單，控制過程中可以允許變化；④價(jià)格低廉；⑤兼容較差，因?yàn)轶w系結(jié)構(gòu)問題，各公司的PLC難易兼容；⑥PLC芯片和操作系統(tǒng)落后，性能較計(jì)算機(jī)較差，運(yùn)算能力不夠。

3.2.3 監(jiān)測監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 簡稱SCADA系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)式是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，在生產(chǎn)過程中起到控制與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的作用。它可以對(duì)運(yùn)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，從人實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)別控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警等功能。SCADA系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，在電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制等。近些年SCADA系統(tǒng)在石油開采領(lǐng)域發(fā)展迅速，SCADA系統(tǒng)硬件與DCS的基本相似，但不同的是在運(yùn)行中操作人員是SCADA控制的主體，計(jì)算機(jī)只是輔助的功能。

3.3 自動(dòng)化技術(shù)的部分問題與建議 我國目前自動(dòng)化技術(shù)在不斷的更新完善，但同樣也暴露了很多的問題，以下針對(duì)一些問題提出一些建設(shè)性的建議：

3.3.1 對(duì)于不符合油田生產(chǎn)的儀表一般可以進(jìn)行重新選擇或者進(jìn)行直接測量到間接測量的轉(zhuǎn)變。

3.3.2 對(duì)于PLC、RTU標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題，可以擴(kuò)大OPC技術(shù)的運(yùn)用，從而能規(guī)范接口的函數(shù)，降低其不兼容性。

3.3.3 對(duì)于消除電源的干擾問題，可以用USP、浪涌抑制技術(shù)等來進(jìn)行控制電源的質(zhì)量。

3.3.4 對(duì)于硬件的抗干擾能力的問題，可以通過隔離、浮地屏蔽、模擬濾波、信號(hào)變換、匹配抗組等手段進(jìn)行有效提高。

3.3.5 對(duì)于軟件的穩(wěn)定問題，可以采用數(shù)字濾波、冗余、定時(shí)監(jiān)視跟蹤從而增加穩(wěn)定性。

3.3.6 對(duì)于主要設(shè)備的防雷保護(hù)，可以進(jìn)行傳導(dǎo)、接地、分流、屏蔽等技術(shù)。

3.3.7 逐步推行現(xiàn)場總線技術(shù)，并向FCS過度。

4 對(duì)于我國自動(dòng)化采油未來發(fā)展戰(zhàn)略

4.1 積極吸取國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，提高認(rèn)識(shí)，進(jìn)行自我創(chuàng)新，在一定時(shí)間內(nèi)研究出具有我國知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品。

4.2 積極培養(yǎng)專業(yè)人才，建立一支擁有深厚專業(yè)知識(shí)的高素質(zhì)人才，重視職工的培訓(xùn)，并且選擇一些優(yōu)秀技術(shù)人員進(jìn)行進(jìn)修和深造。

4.3 建立完整的考核管理制度，建議每個(gè)采油廠建立一定的管理細(xì)則以及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；重視信息數(shù)據(jù)管理，提高數(shù)據(jù)的有效性；強(qiáng)化設(shè)備管理，切實(shí)做到配合的科學(xué)性。

4.4 加強(qiáng)信息調(diào)研，時(shí)刻了解國內(nèi)外最新技術(shù)和設(shè)備的動(dòng)態(tài)，并且重視自我的技術(shù)信息和資料管理系統(tǒng)。

5 結(jié)束語

我國地大物博，地形復(fù)雜，石油儲(chǔ)量豐富，但相對(duì)之的石油開采技術(shù)和設(shè)備卻較國外發(fā)達(dá)國家有一定的距離，所以我國采油廠應(yīng)擴(kuò)寬思維，積極吸取先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，研究出自我知識(shí)主權(quán)的自動(dòng)化技術(shù)和設(shè)備，盡快縮短與國外先進(jìn)技術(shù)的距離。

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