喇嘛甸油田北西塊地區(qū)集中監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用研究

李晶

大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所

自動(dòng)化集中監(jiān)控系統(tǒng)是油田現(xiàn)代化管理中的重要組成部分[1]，通過(guò)多種形式的聯(lián)合監(jiān)控實(shí)現(xiàn)對(duì)油田站庫(kù)的管理。隨著大慶油田數(shù)字化智能系統(tǒng)建設(shè)的發(fā)展，站場(chǎng)自動(dòng)控制水平達(dá)到了較高的程度，具備了集中控制的條件，但受傳統(tǒng)管理模式和管理理念的影響，依托高自動(dòng)化系統(tǒng)的集中控制建設(shè)模式一直發(fā)展較為緩慢[2]。近兩年來(lái)，開(kāi)始探索使用采用集中管理、集中控制模式的建設(shè)模式。該管理模式提高了各站庫(kù)多崗位的工作效率，同時(shí)降低了油田的運(yùn)行成本。

1 區(qū)塊建設(shè)現(xiàn)狀

喇嘛甸油田位于大慶長(zhǎng)垣最北端，是一個(gè)受構(gòu)造控制的層狀砂巖氣頂油藏。目前，處于水、聚兩驅(qū)并存開(kāi)發(fā)階段，建有較為完善的油、氣、水、電、道路等工程，油田北西塊區(qū)域內(nèi)有各種已建站所共36 座，隸屬大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠第二油礦管轄。

該區(qū)塊目前共設(shè)有前線生產(chǎn)小隊(duì)11 個(gè)，員工總數(shù)737 人，管轄各類(lèi)站庫(kù)29 座，計(jì)量間和配水間103 座，油水井共計(jì)1 667 口。生產(chǎn)小隊(duì)的小隊(duì)點(diǎn)與礦辦機(jī)關(guān)辦公區(qū)合并建設(shè)，前線站庫(kù)未設(shè)小隊(duì)綜合值班室，為適應(yīng)前線的生產(chǎn)和管理需求，僅在站內(nèi)設(shè)有中心崗值班室和站外系統(tǒng)的巡井班。

2 集中監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)

2.1 總體規(guī)劃

大慶油田站場(chǎng)建設(shè)長(zhǎng)期以來(lái)一直采用分崗建設(shè)、分崗管理的模式[3]。為適應(yīng)數(shù)字化、智能化油田建設(shè)的需要，近年來(lái)，在采油六廠北區(qū)塊站場(chǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中開(kāi)始采取集中管理、集中控制的建設(shè)模式，對(duì)提高管理水平、降低生產(chǎn)成本起到了顯著作用，集中管理、集中控制的建設(shè)模式將逐漸成為站場(chǎng)建設(shè)的主流方式[4]。集中控制模式的優(yōu)越性在于：①崗位合并，減少管理人員，降低管理成本；②減少管理環(huán)節(jié)，提高管理效率；③有利于實(shí)現(xiàn)油田控制自動(dòng)化、信息化[5]；④可為未來(lái)數(shù)字化油田的建設(shè)提供可靠基礎(chǔ)。

根據(jù)第二油礦的建設(shè)情況，共建有站庫(kù)36座，其中符合崗位優(yōu)化設(shè)計(jì)要求（兩崗或兩崗以上站庫(kù)）的站共4 座，分別為喇340 轉(zhuǎn)油放水站、喇400 轉(zhuǎn)油放水站、喇270 轉(zhuǎn)油放水站和喇十七污水、注水站。第六采油廠第二油礦聯(lián)合站崗位明細(xì)如表1 所示。

表1 第二油礦聯(lián)合站崗位明細(xì)Tab.1 Job list of multi-purpose station in No.2 Oil Department

為貫徹大慶油田公司關(guān)于數(shù)字化油田管理的要求，為油田大中型站場(chǎng)試驗(yàn)完善多崗合一、集中監(jiān)控的管理模式提供參考依據(jù)，對(duì)第六采油廠第二油礦大型站庫(kù)實(shí)施“集中監(jiān)控、無(wú)人值守”的生產(chǎn)管理模式。通過(guò)信息技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)的融合，緊緊圍繞生產(chǎn)運(yùn)行管理，提高生產(chǎn)操作每個(gè)單元的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)程度，保證生產(chǎn)持續(xù)、穩(wěn)定、高效運(yùn)行[6]；并根據(jù)生產(chǎn)管理特點(diǎn)，按流程建立勞動(dòng)組織架構(gòu)，優(yōu)化一線員工布局，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化生產(chǎn)管理流程、實(shí)施精細(xì)化管理的目標(biāo)。集中監(jiān)控系統(tǒng)改造完成之后，可節(jié)省崗位定員，優(yōu)化崗位職責(zé)[7]，各站庫(kù)改造前后對(duì)比如表2 所示。

表2 第二油礦集中監(jiān)控改造前后定員對(duì)比Tab.2 Staff number comparison before and after centralized monitoring and reconstruction in No.2 Oil Department

2.2 中控室建設(shè)方案

根據(jù)合崗設(shè)計(jì)、集中管理的要求，將第六采油廠第二油礦長(zhǎng)期以來(lái)因分崗設(shè)計(jì)配套建設(shè)的化驗(yàn)室、配電室、值班室、小隊(duì)點(diǎn)、巡井班等輔助性廠房與集中控制室整合建設(shè)，既起到了集中管理、集中控制的目的，又整合了輔助生產(chǎn)廠房，減少了占地。

2.3 變電所集中監(jiān)控方案

第二油礦共有6 座變電所，分別是喇五變電所、喇七變電所、喇十一變電所、喇400 變電所、喇二變電所、喇十七變電所，由于變電所的生產(chǎn)管理、生產(chǎn)操作、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫嫣厥庑?，在多崗位站所集中監(jiān)控中對(duì)變電所統(tǒng)一新建中控室，實(shí)行專(zhuān)業(yè)化管理，即在電力大隊(duì)新建變電所中控室1 座，統(tǒng)一管理第二油礦地區(qū)6 座變電所，預(yù)計(jì)崗位人員由目前60 人減少至20 人。

2.4 自控系統(tǒng)建設(shè)方案

在站內(nèi)設(shè)置中央控制室和操作員站。其中各中央控制室均采用先進(jìn)、可靠的單體可編程邏輯控制器（PLC）系統(tǒng)。該系統(tǒng)由處理器和相應(yīng)的輸入/輸出（I/O）模塊組成，通過(guò)對(duì)各站工藝參數(shù)的監(jiān)控，保證實(shí)現(xiàn)工藝生產(chǎn)監(jiān)控要求。操作員站設(shè)置2套，其中一套兼工程師站，執(zhí)行系統(tǒng)及設(shè)備的組態(tài)/編程（離線、在線）、調(diào)試、修改、測(cè)試、裝載和系統(tǒng)管理。操作員站可與服務(wù)器進(jìn)行通信，讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行畫(huà)面顯示、控制操作、報(bào)警響應(yīng)、報(bào)表打印等，服務(wù)器具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、記錄報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)記錄、網(wǎng)絡(luò)通信管理、安全管理等功能[8]。

各站內(nèi)設(shè)有交換機(jī)，信號(hào)傳輸?shù)礁髡究刂葡到y(tǒng)，上傳信號(hào)遵循現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)與工業(yè)以太網(wǎng)（Ethernet/IP）協(xié)議，通過(guò)各站光口交換機(jī)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，由場(chǎng)區(qū)光纖環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)街醒肟刂剖?，最終由服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集[9]。各站可以通過(guò)組態(tài)構(gòu)成各種功能畫(huà)面，借助于這些畫(huà)面可以完成對(duì)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)視及控制?？刂葡到y(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)全站參數(shù)總貌顯示，包括各個(gè)回路的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，正常操作值或給定值、高于或低于操作值的偏差，以及儀表工作狀態(tài)[10]。

2.5 電視監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)方案

由于采取集中控制，中央控制室離現(xiàn)場(chǎng)較遠(yuǎn)，為了安全、方便管理，需要設(shè)計(jì)電視監(jiān)控系統(tǒng)，在室內(nèi)及室外重點(diǎn)區(qū)域、站場(chǎng)入口、周界設(shè)置視頻監(jiān)控前端設(shè)備。室外監(jiān)控前端設(shè)備采用紅外高速球型網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，室內(nèi)采用高速球型網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)或槍式網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。根據(jù)站場(chǎng)防爆區(qū)劃分，部分前端設(shè)備需采用防爆設(shè)備，防爆等級(jí)不低于ExdⅡBT4。

3 集中監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

根據(jù)以上建議方案，針對(duì)喇嘛甸油田北西塊可實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控的4 座站庫(kù)進(jìn)行改造，以實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控的目的。

3.1 喇340 轉(zhuǎn)油放水站

喇340 轉(zhuǎn)油放水站包括轉(zhuǎn)油站、污水處理站、鍋爐房各1 座。1988 年投產(chǎn)至今，未進(jìn)行過(guò)大規(guī)模的改造，僅在2002年對(duì)污水站的工藝進(jìn)行了改造。

建設(shè)方案為：喇340 轉(zhuǎn)油放水站的轉(zhuǎn)油站、污水站和鍋爐房值班室合并建設(shè)，充分利舊污水站、鍋爐站已建儀表及控制系統(tǒng)，并按集中監(jiān)控要求新設(shè)置轉(zhuǎn)油崗自控儀表，其監(jiān)控信號(hào)通過(guò)控制系統(tǒng)引入控制室，值班人員集中對(duì)全站監(jiān)控。設(shè)中央控制室1 間，與其他輔助廠房合并建設(shè)。估算投資為1 087.5 萬(wàn)元。

3.2 喇400 轉(zhuǎn)油放水站

喇400 轉(zhuǎn)油放水站投產(chǎn)于1999 年10 月，站內(nèi)共設(shè)有轉(zhuǎn)油站、污水站、鍋爐站、注水站、變電站等5 個(gè)崗位。主要擔(dān)負(fù)原油外輸、來(lái)液污水處理等任務(wù)。

建設(shè)方案為：喇400 轉(zhuǎn)油放水站的轉(zhuǎn)油站、污水站、鍋爐站、注水站值班室合并建設(shè)，充分利舊污水站、轉(zhuǎn)油站已建儀表控制系統(tǒng)，并按集中監(jiān)控要求新建注水站、鍋爐站自控系統(tǒng)，其監(jiān)控信號(hào)通過(guò)控制系統(tǒng)引入新建控制室，值班人員集中對(duì)全站監(jiān)控。設(shè)中央控制室1 間，與其他輔助廠房合并建設(shè)。估算投資為837.75 萬(wàn)元。

3.3 喇270 轉(zhuǎn)油放水站

喇270 轉(zhuǎn)油放水站位于北西塊二區(qū)，2010 年6月竣工投產(chǎn)，隸屬于喇二聯(lián)集輸系統(tǒng)，設(shè)有轉(zhuǎn)油站和污水站各1 座。擔(dān)負(fù)著喇嘛甸南部45 口抽油機(jī)和219 口螺桿泵井摻水、熱洗、集輸任務(wù)。

建設(shè)方案為：喇270 轉(zhuǎn)油放水站的轉(zhuǎn)油站、污水站值班室合并建設(shè)，其監(jiān)控信號(hào)通過(guò)控制系統(tǒng)引入新建控制室，值班人員集中對(duì)全站監(jiān)控。投資估算為579.76 萬(wàn)元。

3.4 喇十七污水、注水站

喇十七污水、注水站于1993 年10 月12 日建成投產(chǎn)，位于第六采油廠第二油礦喇二聯(lián)北1 km處，與460 中轉(zhuǎn)站相鄰，占地面積4 000 km2。設(shè)有注水站、污水站和變電站各1 座。

建設(shè)方案為：喇十七污水站、注水站值班室合并建設(shè)，新建注水站集中控制系統(tǒng)1 套，其監(jiān)控信號(hào)通過(guò)控制系統(tǒng)引入新建控制室，值班人員集中對(duì)全站監(jiān)控，并設(shè)中央控制室1 間。投資估算為557.06 萬(wàn)元。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)生產(chǎn)管理特點(diǎn)，集中監(jiān)控系統(tǒng)改造完成之后，可節(jié)省崗位員工人數(shù)為：調(diào)整前崗位數(shù)量共計(jì)11 個(gè)，崗位定員共計(jì)118 人；集中監(jiān)控合崗管理之后，崗位定員為65 人，優(yōu)化人數(shù)53 人。按照《大慶油田有限責(zé)任公司2021 年經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法及參數(shù)選取標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，生產(chǎn)服務(wù)及工程類(lèi)項(xiàng)目管理費(fèi)一般為2.5～3 萬(wàn)元/人·a，預(yù)計(jì)節(jié)省人員管理費(fèi)用共計(jì)132.5～159 萬(wàn)元/a，人員及管理費(fèi)用下降44.92%。改造前后費(fèi)用對(duì)比如表3 所示。

表3 站庫(kù)集中監(jiān)控改造前后費(fèi)用對(duì)比Tab.3 Comparison of expenses before and after centralized monitoring and reconstruction of stations and storehouses

4.2 社會(huì)效益

應(yīng)用集中監(jiān)控系統(tǒng)后，對(duì)油田生產(chǎn)運(yùn)行提出了“精細(xì)化管理”要求，強(qiáng)調(diào)以管理提高生產(chǎn)能力。管理人員能夠在控制值班室迅速完成數(shù)據(jù)采集和全面分析，并做到“人未到，故障除”，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。值班人員和崗位的縮減不但能夠節(jié)約費(fèi)用，還從根本上實(shí)現(xiàn)崗位信息化操作，滿足油田數(shù)字化的發(fā)展趨勢(shì)。集中監(jiān)控系統(tǒng)的建立可為安全生產(chǎn)和節(jié)能降耗提供強(qiáng)有力保障。

5 結(jié)論及建議

（1）油田老站應(yīng)用集中監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)充分利舊現(xiàn)有崗位的控制系統(tǒng)，并對(duì)其進(jìn)行完善，針對(duì)未采用控制系統(tǒng)的崗位，建議新建獨(dú)立控制系統(tǒng)，再將監(jiān)控信號(hào)傳送到集中監(jiān)控室。

（2）喇嘛甸油田共建設(shè)有變電所23 座，應(yīng)統(tǒng)一考慮進(jìn)行集中控制、無(wú)人值守改造，并將集中監(jiān)控室設(shè)立在電力大隊(duì)附近。

（3）按照“集中監(jiān)控、集中管理”的原則，下一步將開(kāi)展北東塊、北北塊、南中塊地區(qū)的應(yīng)用研究，為喇嘛甸油田全面實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控打下基礎(chǔ)。