移動式油井計量站系統(tǒng)的研制

王磊

（大慶油田有限責(zé)任公司第十采油廠規(guī)劃設(shè)計研究所，黑龍江 大慶 163000）

現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用自動化技術(shù)手段，工業(yè)部門高度重視自動化改造和優(yōu)化傳統(tǒng)生產(chǎn)流程、工作方式，不斷提升工業(yè)化生產(chǎn)效率和質(zhì)量。油田是重要的石油生產(chǎn)基地，完成自動化改造是必然發(fā)展趨勢。開發(fā)石油作業(yè)進行中，通過實時掌握油井的三相參數(shù)，即油、氣、水方面，切實把握油井狀態(tài)，支持油井進一步開發(fā)。積極引進自動式油井計量站系統(tǒng)，能夠良好構(gòu)建出安全、精準(zhǔn)、實時、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的全生產(chǎn)監(jiān)控平臺，從而支持油氣田生產(chǎn)活動的順利實施。

1 移動式油井計量站系統(tǒng)的重要性

當(dāng)前，較多油田開采作業(yè)中還是用半自動計量方式、人工方式完成油、氣、水三相參數(shù)的計量工作，不僅計量次數(shù)較少，間歇性大，還會消耗較大勞動強度，持續(xù)時間較短，且所獲取的參數(shù)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不夠高，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不具備代表性?，F(xiàn)代自動化技術(shù)的不斷更新和進步，給油田開采工作提供了良好前提條件。計量站作為油田的重要組成部分，承擔(dān)起液、油、氣方面的計量任務(wù)，給油田地質(zhì)部門提供準(zhǔn)確可靠的油井工程資料。

相較于傳統(tǒng)計量方式的應(yīng)用，計量站控制系統(tǒng)可以有效應(yīng)對高含水油井、間歇出油井方面的計量工作，還能夠準(zhǔn)確計算出混串井、低含氣井的產(chǎn)量。使用車載式油井計量站系統(tǒng)，具備較強的流動性，能夠重復(fù)利用這一計量站，操作簡便。可編程控制器（PLC）積極應(yīng)用在油井計量站系統(tǒng)中，可以全自動實施油、氣、水計量監(jiān)測工作，還能夠良好引進TCP/IP技術(shù)手段、4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從而保持著雙向通信功能，完成服務(wù)器PC和控制終端PLC之間的有效聯(lián)系。在PC機基礎(chǔ)上，用戶可以采用瀏覽器訪問好油井計量站系統(tǒng)的網(wǎng)站，采用遠(yuǎn)程化方式管控好終端系統(tǒng)計量裝置。

2 移動式油井計量站系統(tǒng)內(nèi)在運行原理

移動式油井計量站系統(tǒng)良好適應(yīng)了當(dāng)前計量工作的開展需求，可以有效支持計量活動的順利實施。該系統(tǒng)運行中目的在于檢測油中含水計量，完成氣液高效分離。移動式油井計量站系統(tǒng)具體應(yīng)用過程中，首先，通過各個油井管線，開展采油作業(yè)，在匯集好后進入總進管中；其次，在一級分離器的作用下，總進管石油可以獲取到氣、液兩相，經(jīng)過分離處理好的液相將會參與二級分離器中，通過二級分離手段的有效應(yīng)用，氣、液兩相也會被獲得；再者，全面集合、合并好由分離獲取到的氣相和液相，在控制系統(tǒng)支持下，發(fā)揮液體流量計、氣體流量計的作用，開展綜合計量工作，完成總出管線的匯集工作；最后，重新輸送氣相、液相，將其運輸?shù)捷斔凸芫€中，完成整個測量工作。各項流程進行中，計量工作基本可以達(dá)到無損狀態(tài)。在分離油氣后，氣體流量計、質(zhì)量流量計能夠有效實施計量活動，推進氣、油、水的密度測試工作穩(wěn)步實施，從而結(jié)合測試得到的密度數(shù)據(jù)、體積流量數(shù)據(jù)，可以獲取油井含水量、產(chǎn)量情況，完成計量產(chǎn)油單量的工作。

3 移動式油井計量站系統(tǒng)的研制工作

油井計量工作進行中，移動式油井計量站系統(tǒng)發(fā)揮著積極作用，能夠得到寬泛的操作范圍，精確的測量結(jié)果，且操作環(huán)節(jié)較為簡便，要想不斷提升該計量站系統(tǒng)的應(yīng)用效果，需要注重科學(xué)開展研發(fā)和設(shè)計工作。

3.1 組成部分

在移動式油井計量站系統(tǒng)設(shè)計過程中，主要包含以下幾個部分：（1）計量傳感器。其中有質(zhì)量變送器、壓力變送器、溫度變送器以及氣體流量計等。（2）PLC采集終端。HMI液晶屏、DVP-ES2型PLC控制器是主要組成部分，可以完成采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)以及顯示數(shù)據(jù)的工作。（3）4G網(wǎng)絡(luò)。這是指網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包含4G上網(wǎng)卡和4G網(wǎng)絡(luò)模塊，網(wǎng)絡(luò)通信功能快速顯著。（4）PC機服務(wù)器。組成部分主要包含打印設(shè)備、可用網(wǎng)絡(luò)、以PC機為基礎(chǔ)的C#軟件，可以采集數(shù)據(jù)、查詢數(shù)據(jù)，還支持打印系統(tǒng)。

3.2 PLC采集終端

PLC控制系統(tǒng)在移動式油井計量站系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，針對進出口壓力、進出口溫度、瞬時和累計分離液相流量、瞬時和累計分離氣相流量、計量裝置可燃?xì)怏w濃度檢測、環(huán)境溫度、報警輸出以及旁通管線緊急打開電動閥開關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)進行采集和分析。同時，還要能夠面向多種運行參數(shù)進行總結(jié)，包含日產(chǎn)液量、日產(chǎn)油量、流量、求產(chǎn)時間、求產(chǎn)日期、含水率、設(shè)備運行壓力等方面。在處理各項控制參數(shù)的過程中，都能夠使用遠(yuǎn)程方式，推進修改活動順利實施，但其中需要保證連續(xù)性處理好MODBUS地址。整個PLC控制系統(tǒng)顯現(xiàn)出報警功能和聯(lián)鎖控制功能，集中體現(xiàn)在：

（1）PLC控制系統(tǒng)高度重視環(huán)境溫度，針對溫度的上限和下限，為保證聯(lián)鎖效果，需要使用儀表電伴熱和啟停計量裝置管線；

（2）超高限遠(yuǎn)程聲光報警手段是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于進口壓力的，通過本地處理或者遠(yuǎn)程管控方式，可以修改好實際報警值，使其更好地適應(yīng)實際運行需求，滿足報警的要求。而對于報警活動，需要在完成現(xiàn)場確認(rèn)后及時取消。

（3）聯(lián)鎖控制活動進行中，需要擁有自動切換功能、手動切換功能，包含本地和遠(yuǎn)程兩個方面。

PLC控制系統(tǒng)運行中，首先，經(jīng)由質(zhì)量變送器、壓力變送器、溫度變送器以及氣體流量計等傳感器收集到各項信息和數(shù)據(jù)；其次，傳輸?shù)絇LC控制器中，在此基礎(chǔ)上，給4G模塊、人機HMI發(fā)送相應(yīng)的信號，支持后續(xù)測量活動的順利實施，同時，還能夠按照既定標(biāo)準(zhǔn)，支持蜂鳴器、報警燈的工作。整個PLC采集終端應(yīng)用中的功能情況如下圖1所示。

圖1 PLC采集終端的功能圖

3.3 4G網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器

4G下載速度顯著，可以滿足用戶在無線服務(wù)方面的基本要求，如在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有做好全面覆蓋的區(qū)域?qū)嵤┎渴鸹顒?，在此基礎(chǔ)上，推進整個地區(qū)擴展活動的有效實施。4G應(yīng)用效果良好，將其應(yīng)用在移動式油井計量站系統(tǒng)之中，確保4G模塊能夠覆蓋在每個PLC采集終端中，遠(yuǎn)程傳輸好數(shù)據(jù)，同時，完成遠(yuǎn)程控制參數(shù)的目標(biāo)。監(jiān)控服務(wù)器在整個系統(tǒng)運行環(huán)節(jié)中發(fā)揮著積極優(yōu)勢，可以開展整體性協(xié)調(diào)規(guī)劃工作，支持遠(yuǎn)程服務(wù)活動的順利實施。對于服務(wù)器的運行功能結(jié)構(gòu)來說，其和下位PLC構(gòu)建起通信連接，發(fā)揮多線程技術(shù)的優(yōu)勢和作用，在單獨線程通道中，連接好各個油井，將其寫入操作中，并完成數(shù)據(jù)庫存儲工作。

4 結(jié)語

移動式油田計量站控制系統(tǒng)設(shè)計中，充分結(jié)合自動化技術(shù)和油田生產(chǎn)過程，傳統(tǒng)工作人員抄表和專人巡檢的方式，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)采集和分析處理的自動化方式，面向生產(chǎn)全過程，構(gòu)建起安全性、實時性、精準(zhǔn)性、網(wǎng)絡(luò)化以及智能化的綜合監(jiān)控平臺。在這一監(jiān)控平臺上，工作人員工作量減少，還能夠縮減人員配置，合理降低生產(chǎn)成本，相應(yīng)地，提升油氣田的生產(chǎn)效益。發(fā)揮移動式油井計量站系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢，能夠支持油田開采作業(yè)取得良好成效，實際設(shè)計和研發(fā)過程中，要注重掌控計量站系統(tǒng)組成部分，把握好PLC采集終端和4G網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器的設(shè)計環(huán)節(jié)。