海上油田注聚自動化控制系統(tǒng)設(shè)計與應用

王 進

（中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司，天津 300452）

曾經(jīng)給油田帶來穩(wěn)定生產(chǎn)、高效產(chǎn)出的注聚合物驅(qū)油技術(shù)，是我國油田特別是處于開采中后期得到油田施行多年的有效采油方法。該技術(shù)一度曾作為普遍做法在我國內(nèi)陸地域的油田大范圍適用推廣，為推進我國油田行業(yè)發(fā)展立下了汗馬功勞。然而，該項技術(shù)也存在不少劣勢，包括技術(shù)實施空間和場地大量,水電消耗多、配套吊機的要求必須高等等。

1 系統(tǒng)簡介

1.1 注聚工藝概況

該工藝應用于海上油田主要有兩種方式：即間歇配注和連續(xù)配注,常見的注入模式為一泵一井，部分也采取一泵多井。注聚系統(tǒng)包含了多個子系統(tǒng)的總稱，其中，上料、分散、溶解、注入等功能和工作都有獨立存在的子系統(tǒng)完成，之所以這樣設(shè)計是為了方便海上平臺的安裝和拆撤。詳情見圖1。

1.2 控制系統(tǒng)概況

該控制系統(tǒng)針對海上油田的不同有兩種模式：即PLC控制和分散控制。PLC模式主要針對單個且注入井個數(shù)不多的海上平臺；分散控制模式主要針對多個分散且注入井個數(shù)較多的海上平臺。

1.3 技術(shù)原理與工作方式

1） 將所有中控功能全部收入中央控制室，海上開采平臺與陸地開采平臺最大的不同是操作空間受限，因此，該自動化控制系統(tǒng)設(shè)計的最大特點就是把除現(xiàn)場儀器儀表外的注聚系統(tǒng)的中央控制室全部集合到集裝箱內(nèi)。這個中央控制室采用橇裝設(shè)計，是為了實現(xiàn)海上生產(chǎn)、作業(yè)的快速移動、縮短系統(tǒng)恢復時間。該控制室不僅具有防火、防凍、防腐蝕功能，還能對可燃氣體自動探測、對火災隱患自動報警。同時，該控制室主體是防爆型結(jié)構(gòu)，這決定了它能夠在公共設(shè)施、動力和其它輔助設(shè)備區(qū)域甚至井口、油氣處理等危險區(qū)域架設(shè)、活動。該控制室最大占地面積九平方米，共分為三室，分別是機柜存放室、人員操作室和安全緩沖室；控制室結(jié)構(gòu)靈活、緊湊，在海上采油平臺能夠?qū)崿F(xiàn)快速設(shè)置、快速撤收。室內(nèi)各種儀器機柜和操作平臺統(tǒng)一采取立式, 空間利用合理、室內(nèi)布置規(guī)范，外墻采取了防塵、散熱和抗干擾技術(shù)，此外還有很多細節(jié)設(shè)計比如預留了許多電氣線路連接口,為系統(tǒng)連接提供了便利。

2） 監(jiān)控功能通過集約技術(shù)集中完成，當前使用頻率最高的下位機，為注聚工作自動化提供了便利，同時它還能有效采集和控制參與注聚的機械設(shè)備的信息數(shù)據(jù)。然而，下位機仍然存在很多問題，比如其每下達一個控制指令，信息就會占據(jù)控制界面，使工作人員看不多工作流程。該控制系統(tǒng)中配備的監(jiān)控程序為組態(tài)智能化模式，人機互動良性，操作過程簡捷方便。如圖2 所示。

3） 電氣借助Darwin 實現(xiàn)了自動化，Darwin 控制器由多種模塊和數(shù)據(jù)連接線構(gòu)成，它由專門的馬達啟動器和自動化設(shè)備數(shù)據(jù)連接線代替了傳統(tǒng)的接線，精簡了線路走向、規(guī)范控制柜空間。最主要的是，采取Darwin 控制器, 實現(xiàn)并提升了工作系統(tǒng)的自動化程度，輕松實現(xiàn)了系統(tǒng)控制、開關(guān)、維修、操作等功能,既改善和優(yōu)化了該控制系統(tǒng)的資源配置，又減少了系統(tǒng)的體積和空間。

4） 電氣系統(tǒng)采取配電雙軌制實現(xiàn)了由平臺統(tǒng)一管理，以往海上油田的供電系統(tǒng)負責為整個系統(tǒng)提供所需的電力，而控制系統(tǒng)完成對系統(tǒng)用電的分配和控制。針對海上油田的用電配電實際，該控制系統(tǒng)的配電采取雙軌制，即利用平臺配電，又利用配電回路自成系統(tǒng)。其中，部分設(shè)施的用電采用系統(tǒng)電源回路，如照明電源、溶熟電源等，部分設(shè)施的用電采用平臺供電，如系統(tǒng)的罐體等。

2 應用效果

該控制系統(tǒng)系我國自主研發(fā)、自主制作，其穩(wěn)定性、安全性、可靠性良好，方便架設(shè)和撤收，操作簡便，完全滿足了我國海上油田的需求，目前已在我國多家海上油田使用。隨著我國海上油田規(guī)模的不斷加大，對海上油田注聚自動化控制系統(tǒng)的要求會與日俱高, 該系統(tǒng)只有在實踐中不斷改善和提高，才能不斷促進我國海上石油產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語

該系統(tǒng)設(shè)計科學合理，結(jié)構(gòu)緊湊靈活、功能設(shè)施齊全，完全滿足了海上開采油田的需要，能夠多次重復使用。該系統(tǒng)的研制與使用，為我國海上油田提供了有力的支持和幫助，達到了自動化控制和監(jiān)控注聚工作流程的目的，為提高海上油田開采效率和實現(xiàn)海上油田的平穩(wěn)健康生產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。