自動化儀表在實現(xiàn)數(shù)字化油田中的應用分析

茍正鋼　周艷　曹峰青　李永利

摘要：21世紀給人類社會帶來了巨大變化，科學技術的不斷進步致使整個社會額生產(chǎn)效率也不斷提高，隨著機械自動化的普及，設備儀表的操控也逐漸由人為操作轉向了全自動化，這是對于傳統(tǒng)技術的超越。為了滿足油田開采中對于設備和技術的要求，全面建設數(shù)字化油田，很多企業(yè)會選擇利用自動化儀表技術。不過現(xiàn)階段技術的應用還不夠成熟，繁瑣的使用步驟和無用的功能設計都對儀表自動化應用于數(shù)字化油田造成了一定的困難。下文就關于如何將儀表自動化技術更合理地應用于數(shù)字化油田的建設中等系列問題展開深入的分析探討。

關鍵詞：儀表自動化技術;數(shù)字化油田;應用措施與方案

引言：

隨著全球經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人口的不斷增長以及人們對能源需求的不斷增長，人們對石油開采愈發(fā)地重視，為了保證原油開采過程中的便捷和安全，儀表自動化技術的利用越來越廣泛。企業(yè)也開始主動謀求對現(xiàn)有自動化儀表技術進行分析和完善，并將其大范圍地推廣出去，使得更多的油田在開采模式上向著數(shù)字化靠攏，滿足建立數(shù)字化油田的要求。

一、儀表自動化的應用方向

最初，儀表自動化技術作用在于實現(xiàn)采油設備的全自動機械化，降低在采油過程中消耗的勞動力成本，同時，提升原油開采過程中的效率，追求在低成本、低能耗的條件下，達到較高的開采效益。

自動化儀表中存在一個核心零部件，就是變速器。它可以對設備運轉過程中壓力、溫度的變化值進行實時的監(jiān)控，構建完整的信息傳遞網(wǎng)絡，便于各系統(tǒng)與各部門之間的信息的交流。迄今為止，DCS系統(tǒng)依然作為很多企業(yè)自動化控制系統(tǒng)的主要組成部分，運行快、技術成熟都是自動化控制系統(tǒng)所獨有的優(yōu)勢。

二、DCS控制與油氣混合系統(tǒng)一體化

DCS與管控系統(tǒng)相結合后所組成的控制系統(tǒng)主要分為三個部分，每一部分在設備工作過程中都承擔有不同的任務，各部分之間相互作用，形成一個有機的整體。

（一）現(xiàn)場采集及控制系統(tǒng)

現(xiàn)場采集的意義在于，對設備運行過程中的數(shù)據(jù)信息進行整合，通過系統(tǒng)對采油信息數(shù)據(jù)進行調控和分析，保障了原油開采的質量。

（二）網(wǎng)絡通信系統(tǒng)

通信網(wǎng)絡作為DCS系統(tǒng)重要的組成部分之一，它的作用在于調控信息網(wǎng)絡中的信息流通，使得信息的傳遞更加迅捷、準確，加強企業(yè)各部門之間的資源共享，打破環(huán)境的桎梏，全面提升效益。

（三）信息監(jiān)管系統(tǒng)

監(jiān)管中心是DCS控制系統(tǒng)的核心部分，在采油過程中，對于出油溫度、油量以及油井油面的高度等信息都是監(jiān)控的重點。在得到這些數(shù)據(jù)后，第一步是對信息的處理和整合，系統(tǒng)會將這些數(shù)據(jù)信息進行分類管理，把不同的信息發(fā)送給相應的專業(yè)技術人員，這也是對采油風險的一種防治手段，在提升工作質量的同時，也實現(xiàn)了人員和產(chǎn)業(yè)的最優(yōu)配置。

由于一些客觀因素的影響，原有采集的數(shù)據(jù)收集過程會存在很多問題，歸根結底是因為信息處理不到位。這就需要企業(yè)派遣專業(yè)的技術人員，在采油工作開始前對采集設備進行系統(tǒng)性的檢查，對每一節(jié)輸油管道的排布和走勢都了如指掌。這樣，如果原油在運輸途中發(fā)生泄漏，也可以在第一時間找到泄漏點，保證原油運輸?shù)陌踩浴?/p>

三、關于中央控制室與子站的對接

（一）、控制中心

DCS系統(tǒng)的子站經(jīng)數(shù)據(jù)通信總線與中央控制室的DCS系統(tǒng)相連，在中央控制室可以隨時觀察水系統(tǒng)DCS子站數(shù)據(jù)信息的變化，可以通過中控室直接完成對自（子）數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)更新、整理和監(jiān)管。DCS系統(tǒng)預裝的運行系統(tǒng)是Windows7，中央控制室的工程師們可以遠程對DCS子站進行操控，隨時進行子站系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的生成和下裝，在或等高級權限的狀況下，甚至于可以對DCS子站系統(tǒng)整體進行重寫。技術人員可以憑此掌握系統(tǒng)的運行狀況，從而加強對產(chǎn)業(yè)設備和企業(yè)人員的優(yōu)化管理。

（二）DCS系統(tǒng)的作用

（1）可以實現(xiàn)對整個采油過程的實況監(jiān)管，在后期合成生動的動態(tài)模擬。DCS系統(tǒng)可以搜集整合設備運轉過程中的各類實時數(shù)據(jù)信息，并對其展開系統(tǒng)化的分析，利用數(shù)學建模的思維對其進行模擬，將采油過程中可能會出現(xiàn)的各種問題情景重現(xiàn)，全部直觀地呈現(xiàn)給技術人員，讓技術人員可以及時對問題進行處理，保證采油工作的順利進行。

（2）將搜集的數(shù)據(jù)進行匯總，繪制實時趨勢圖。通過DCS系統(tǒng)，使得企業(yè)對數(shù)據(jù)的搜集和處理過程更為便捷，這種通過繪制數(shù)據(jù)曲線再結合數(shù)據(jù)處理的監(jiān)管模式，讓企業(yè)技術人員在極大程度上地避免了操作和現(xiàn)實不統(tǒng)一的狀況。

（3）臨界警報和對異常訊號的搜集、收錄、警告表的打印輸出。臨界警報作為保障采油工作安全進行的一種保護措施，以往的警報系統(tǒng)安全系數(shù)過低，再報警的時效性上也不盡人意。在這種情況下，DCS控制系統(tǒng)的臨界警報系統(tǒng)能夠在發(fā)現(xiàn)安全隱患的第一時間進行報警，保證原油開采工作的安全性。

四、儀表自動化應用過程中的問題

在這其中最突出的一個問題就是這個自控系統(tǒng)的操作過于復雜，大部分功能在設計之初就沒能考慮到其的實用性，在工作之際發(fā)揮不了作用。除此之外，系統(tǒng)內部的監(jiān)管設置并不合理，監(jiān)測站點的設立缺乏專業(yè)性和功能性，不能給原油開采企業(yè)帶來直觀的經(jīng)濟效益。其次就是在市場調控方面也存在有一些問題。在使用過程中，自動化儀表系統(tǒng)會基于自身所判斷的市場情況開始運轉，過分依賴環(huán)境情況，導致信息搜集不準確、設備時常出現(xiàn)故障就成為系統(tǒng)難以根除的“老毛病”。最后一點就是對于技術人員的缺失，由于普通維修人員專業(yè)知識的匱乏，造成設備故障后的檢修難度提升，這無疑也是增加了設備檢修的成本，給企業(yè)正常的才有工作帶來了一定程度上的影響。

4.1 人工操作中存在的不足之處

在油田化工的生產(chǎn)過程中，對于精確度有著較高的要求。若采用人工操作的方式來進行化工生產(chǎn)，將會在很大程度上影響精準度，造成較大的誤差。人工操作的方法不能滿足現(xiàn)代化石油化工生產(chǎn)的需求。更嚴重還會導致在生產(chǎn)過程中，投料不足的現(xiàn)象，為油田化工生產(chǎn)工作埋下了安全隱患。

4.2 過分的依賴人工操作

在傳統(tǒng)的油田化工生產(chǎn)中，人工操作是主要的生產(chǎn)方式，而且對這種操作方式有著較大的依賴性。而油田化工的生產(chǎn)過程是一項危險系數(shù)較高的工作。大量的人員進行集中作業(yè)，一旦發(fā)生危險，將會出現(xiàn)大批量的傷亡人員。這種情況的出現(xiàn)，嚴重的威脅了相關工作人員的人身安全。

4.3 油田化工生產(chǎn)的條件較差

油田化工生產(chǎn)有嚴重的污染性以及腐蝕性。相關的生產(chǎn)人員若長時間在這樣的環(huán)境中進行工作，將會嚴重的影響到自身的健康。

五、結束語

隨著儀表自動化技術的快速發(fā)展，其在油田開采過程中扮演者（著）愈來愈重要的角色。但是設備的維護成本高、操作過程繁復都是自動化技術發(fā)展受到限制，難以普及與應用的根本原因。這對于企業(yè)建設數(shù)字化油田是非常不利的，在后期的發(fā)展過程中，企業(yè)會逐步將重心放在對儀表自動化技術的研發(fā)上，從而為實現(xiàn)油田開采的自動化奠定基礎。

參考文獻

[1]呂文淵.自動化儀表與自動化控制技術的應用[J].電子技術與軟件工程，2016，（21）：15-28.

[2]陳榮保，肖本賢，平兆武，朱敏，曹子沛.自動化儀表及裝置的智能化嵌入式技術研究[J].儀表技術，2016，（10）：36-37.

[3]李永峰.自動化儀表的發(fā)展及應用研究[J].科技與企業(yè)，2014，（16）52-53.

[4]曾銘.自動化儀表在實現(xiàn)數(shù)字化油田中的應用分析[J].《中國石油和化工標準與質量》，2017，37（04）：108-109.