油田數(shù)字化井場(chǎng)建設(shè)與施工探討

【摘 要】隨著時(shí)代的發(fā)展，油田事業(yè)在我國(guó)的發(fā)展速度越來(lái)越快，因此，相關(guān)的各項(xiàng)設(shè)施設(shè)備的建設(shè)也不斷完善和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。油田的數(shù)字化井場(chǎng)建設(shè)是新時(shí)代下的一個(gè)重要課題，因此應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)其建設(shè)和施工技術(shù)的探討，以促進(jìn)油田數(shù)字化井場(chǎng)建設(shè)的完善?；诖?，本文對(duì)油田數(shù)字化井場(chǎng)建設(shè)與施工技術(shù)進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】油田；數(shù)字化井場(chǎng)；建設(shè)與施工

油田的數(shù)字化井場(chǎng)建設(shè)主要涉及三個(gè)部分，即數(shù)字化油水井場(chǎng)的建設(shè)、數(shù)字化站控的建設(shè)以及數(shù)據(jù)與圖像傳輸系統(tǒng)的構(gòu)建三部分。每部分功能不同，因此建設(shè)也有差別。

一、油田數(shù)字化井場(chǎng)的建設(shè)探討

（1）油水井場(chǎng)的數(shù)字化建設(shè)

油水井場(chǎng)的數(shù)字化建設(shè)中設(shè)計(jì)到很多內(nèi)容，包括對(duì)抽油機(jī)中各項(xiàng)電參數(shù)的采集和分析控制、對(duì)各種示功圖的采集以及對(duì)井場(chǎng)的壓力進(jìn)行測(cè)試和監(jiān)控，另外還需要監(jiān)理視頻的監(jiān)控系統(tǒng)并建立起闖入的報(bào)警機(jī)制。第一，抽油機(jī)中各項(xiàng)電參數(shù)的采集和分析控制應(yīng)該從電參數(shù)模塊的安裝、各項(xiàng)電參數(shù)的收集，使抽油機(jī)正常運(yùn)行，并發(fā)揮遠(yuǎn)程監(jiān)視和啟動(dòng)以及停止運(yùn)行的各項(xiàng)功能；示功圖的采集中首先要在抽油機(jī)中安裝采集示功圖的模塊。示功圖分為有線和無(wú)線兩種，應(yīng)注意施工技術(shù)上的差別。然后收集油井示功圖的各項(xiàng)相關(guān)數(shù)據(jù)，以便于在分析整個(gè)油井的工況以及極端單油井的產(chǎn)量時(shí)有充分的數(shù)據(jù)；對(duì)井場(chǎng)的壓力進(jìn)行測(cè)試和監(jiān)控，首先要在井場(chǎng)的集油管線的出口以及閥組間的地方安裝上一個(gè)壓力變送器，然后對(duì)其中的管線的壓力進(jìn)行測(cè)試和監(jiān)控。而視頻的監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建則需要首先在井場(chǎng)構(gòu)建一個(gè)一體化的攝像機(jī)，以發(fā)揮視頻監(jiān)控的作用，并建立起闖入監(jiān)控的報(bào)警機(jī)制。

（2）數(shù)字化監(jiān)控中心的建設(shè)

數(shù)字子監(jiān)控中心的建設(shè)中，主要涉及到監(jiān)控站內(nèi)部的視頻監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)，閥組間的數(shù)字化建設(shè)以及監(jiān)控中心中監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)主要涉及到幾個(gè)方面，它需要實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存區(qū)、站內(nèi)的門崗以及總機(jī)關(guān)、卸油區(qū)等地方攝像機(jī)的一體化構(gòu)建，來(lái)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，確保安全生產(chǎn)。閥組間的數(shù)字化控制需要配備自動(dòng)化的壓力變動(dòng)器、高壓穩(wěn)流的自控儀以及智能程度高的數(shù)據(jù)采集箱，通過(guò)這些儀器設(shè)備的配備，來(lái)對(duì)整個(gè)注水過(guò)程進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流配水。而監(jiān)控中心中監(jiān)控系統(tǒng)的建立則需要通過(guò)綜合應(yīng)用監(jiān)視器、工控器以及交換機(jī)和各種UPS 電源，來(lái)發(fā)揮油水井各項(xiàng)參數(shù)采集的實(shí)時(shí)化功能，并實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的遠(yuǎn)程開啟和關(guān)閉的功能。

（3）數(shù)據(jù)和圖像傳輸系統(tǒng)的建設(shè)

該系統(tǒng)的建設(shè)包括油水井場(chǎng)內(nèi)部以及油水井場(chǎng)和監(jiān)控中心之間的數(shù)據(jù)和圖像的傳輸功能的建設(shè)。油水井場(chǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)圖像的傳輸功能需要在RTU和示功圖之間通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)姆绞絹?lái)實(shí)現(xiàn)，而RTU與井場(chǎng)出口處管線的壓力、套壓以及油壓之間傳輸，圖像的監(jiān)視等都要通過(guò)電纜方式。RTU和電壓電流、電機(jī)啟停以及功率模塊等之間傳輸要通過(guò)485的通訊方式來(lái)實(shí)現(xiàn)；井場(chǎng)和控制中心的數(shù)據(jù)圖像傳輸則利用無(wú)線局域網(wǎng)和無(wú)線網(wǎng)橋，圖像監(jiān)視采用電纜方式。信號(hào)的傳輸采用架設(shè)無(wú)線網(wǎng)橋和架設(shè)光纖兩種傳輸方式，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況具體選用。

（4）變頻器和PLC在井場(chǎng)自動(dòng)控制中的應(yīng)用

變頻器能對(duì)油田開采的電動(dòng)機(jī)裝置的速度以及輸出功率進(jìn)行調(diào)整，確保其處于最好的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和就地控制，具有較高的節(jié)能效果；將PLC應(yīng)用在井場(chǎng)泥漿罐液位監(jiān)控系統(tǒng)中，有利于對(duì)油井在運(yùn)行過(guò)程中可能發(fā)生的井漏、井涌進(jìn)行預(yù)警，從而實(shí)現(xiàn)油井的安全高效生產(chǎn)。

二、油田數(shù)字化井場(chǎng)的施工探討

（1）油水井場(chǎng)的施工技術(shù)分析

第一，視頻監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)。在施工過(guò)程中，如果是針對(duì)單井井場(chǎng)，則攝像機(jī)的選擇要選擇沒(méi)有配帶云臺(tái)的，并且是一體化的，選擇的時(shí)候立桿位置的確定是最關(guān)鍵的，它的合理與否，將關(guān)系到視頻監(jiān)控功能的發(fā)揮。應(yīng)該將攝像機(jī)安裝在橫擔(dān)的左側(cè)，而將投光燈安裝在橫擔(dān)右側(cè)，為了使攝像機(jī)的可視范圍達(dá)到最大，應(yīng)該對(duì)攝像機(jī)以及投光燈的全局角度以及位置進(jìn)行調(diào)整。如果是針對(duì)多井的井場(chǎng)，則需要選擇配帶有云臺(tái)的攝像機(jī)；第二，示功圖采集功能的實(shí)現(xiàn)。在進(jìn)行無(wú)線示功圖功能模塊的安裝時(shí)，應(yīng)該將其安裝在抽油機(jī)卡子和懸繩器兩者之間的中部位置。安裝的時(shí)候首先要將方卡子以及防脫節(jié)卸載下來(lái)，設(shè)備套在抽油的桿上的順序應(yīng)該是從上到下的，并確保示功圖模塊的上部和下部都需要配備鋼質(zhì)材料的保護(hù)墊片。而有線示功圖系統(tǒng)的主要設(shè)備有井口采集單元、負(fù)荷傳感器、角位移傳感器以及井場(chǎng)RTU控制器。先由兩個(gè)傳感器來(lái)采集運(yùn)行過(guò)程中的負(fù)荷以及位移信號(hào)，然后再利用進(jìn)口采集單元來(lái)測(cè)得示功圖，并將數(shù)據(jù)傳遞到RTU控制器中，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。第三，實(shí)現(xiàn)采集壓力的功能。首先要對(duì)壓力變送器進(jìn)行檢驗(yàn)，并標(biāo)定，之后才能將進(jìn)行安裝工作；然后還要對(duì)管路進(jìn)行詳細(xì)的檢查，看看其中有沒(méi)有導(dǎo)致管路的油水流通堵塞的一些雜質(zhì)和污物，如果有的話，需要對(duì)其進(jìn)行清理再安裝。第四，抽油機(jī)參數(shù)收集以及遠(yuǎn)程啟動(dòng)關(guān)閉控制功能的實(shí)現(xiàn)。在這一功能建設(shè)中，開啟和關(guān)閉的模塊應(yīng)該安裝在抽油機(jī)所配備的配電柜中，通過(guò)在柜子上打孔的方式以及利用螺釘來(lái)進(jìn)行固定的方式進(jìn)行安裝，在安裝的時(shí)候注意將電機(jī)配電柜中的啟動(dòng)鍵和接線端子采用并聯(lián)的方式連接起來(lái)，為抽油機(jī)的遠(yuǎn)程開啟功能奠定基礎(chǔ)。而遠(yuǎn)程關(guān)閉程序的控制，則需要將電機(jī)配電柜中的停止鍵和接線端子串聯(lián)連接。同時(shí)，控制燈光的應(yīng)該安裝一個(gè)光控開關(guān)，實(shí)現(xiàn)根據(jù)自然光線的亮度自動(dòng)控制開燈時(shí)間

（2）監(jiān)控站點(diǎn)的施工技術(shù)分析

視頻監(jiān)控首先在門崗、儲(chǔ)罐區(qū)、閥組間及卸油區(qū)等重點(diǎn)區(qū)域選擇合適的立桿位置，然后安裝帶云臺(tái)的攝像機(jī)與投光燈，通過(guò)電纜連接至監(jiān)控中心的視頻服務(wù)器。在站內(nèi)每個(gè)視頻服務(wù)器上安裝1個(gè)抗干擾器，以抗擊電纜過(guò)多和距離過(guò)遠(yuǎn)對(duì)視頻效果所造成的干擾。站內(nèi)挖溝要經(jīng)過(guò)多處的生產(chǎn)車間、水泥路面和地溝，且地溝里面有多條管線、電纜。對(duì)挖溝的尺度嚴(yán)格控制，要對(duì)挖溝線路做一定的標(biāo)記，防止站內(nèi)維修電纜影響數(shù)字化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。站內(nèi)布線應(yīng)注意強(qiáng)電、弱點(diǎn)以及視頻信號(hào)線分離。在閥組間施工前進(jìn)行泄壓處理，再進(jìn)行設(shè)備的卸載，然后進(jìn)行流量計(jì)、自控儀、壓力變送器、數(shù)據(jù)采集箱和RTU等設(shè)備的安裝工作。采用防爆接線盒連接線路，確保接點(diǎn)可靠性。PLC應(yīng)該連接到各個(gè)站點(diǎn)中，通過(guò)對(duì)各個(gè)站點(diǎn)儀表的采集，來(lái)按照一定的數(shù)字化邏輯完成各項(xiàng)功能。

（3）數(shù)據(jù)與圖像傳輸系統(tǒng)的施工技術(shù)分析

井場(chǎng)遠(yuǎn)端以及監(jiān)控中心端設(shè)備分別為：6Mbps、54Mbps帶寬，發(fā)射頻率都是5.8GHz，輸出功率都為20dBm。井場(chǎng)遠(yuǎn)端和中心端分別選擇14度扇區(qū)集成與120度非扇區(qū)集成天線，天線增益都為20 dBi。而監(jiān)控中心則安裝多個(gè)天線，容易產(chǎn)生重疊的干擾。如果井場(chǎng)和監(jiān)控中心的距離在20千米以上，可以采取架設(shè)中繼傳輸方式。

參考文獻(xiàn)

[1]龐誠(chéng)，張乃祿，賀安武等.油田數(shù)字化井場(chǎng)建設(shè)與施工.工程管理，2011，11．