數(shù)字油田儀表運維與檢測工作探討

馮然

（大慶油田第一采油廠，黑龍江 大慶 163000）

近年來，由于石油資源需求量越來越大，各個油田生產(chǎn)規(guī)模急劇增加，傳統(tǒng)的管理模式已無法適應油田開發(fā)的需要，因此必須進行創(chuàng)新和改革才能提高企業(yè)的競爭力。信息時代的到來，使得很多油田利用現(xiàn)代信息技術，打造了數(shù)字油田。數(shù)字化技術為油田的高效開發(fā)提供了強有力支持，同時也促進了企業(yè)管理信息化水平提升。在數(shù)字化油田趨勢下，生產(chǎn)模式以及運營模式都得到了有效提升，油田生產(chǎn)也逐步由粗放型向精細化轉變。同時，在數(shù)字油田建設過程中，要加強對相關設備的管理，增加設備運維、檢測等方面的投資。

1 數(shù)字油田儀表的應用優(yōu)勢

1.1 具有節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢

相關設備可以自動監(jiān)測和控制油井中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及其他參數(shù)。數(shù)字油田一般都裝備有多種裝置，這些技術很多都實現(xiàn)了自動化，在提高工作效率和降低能耗方面起到很大作用。油田作業(yè)可以采用這樣的裝置。目前，油田企業(yè)大多采用自動化儀表來控制油井生產(chǎn)過程，以達到節(jié)能降耗之目的，極大地降低了能源的無謂消耗，滿足了節(jié)能環(huán)保的要求。目前，我國大多數(shù)油田都安裝有自動儀表，通過計算機對井下各種參數(shù)實施自動控制，使整個油井處于一種受控狀態(tài)，從而保證油井產(chǎn)量穩(wěn)定。自動化儀表在油田作業(yè)中，主要承擔監(jiān)測和控制任務，相對傳統(tǒng)人工監(jiān)控而言，自動化儀表的監(jiān)控效率高，可實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)控、監(jiān)控精度高。同時，自動化設備還可以自動調(diào)節(jié)油井壓力和溫度等參數(shù)，使其更加適合石油開采需求，提高采油效率。

1.2 可以實現(xiàn)計算機全自動管理

對數(shù)字化油田自動化設備而言，可利用計算機程序綜合管理該裝置。同時，采用集中控制系統(tǒng)，將整個系統(tǒng)分成若干個獨立模塊，由計算機完成所有工作任務。油田中的中央集成板采用構建數(shù)據(jù)模型的方式進行集中控制，采用計算機控制技術來取代傳統(tǒng)的手動操作，并將現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)文件形式存儲于數(shù)據(jù)庫中。每個區(qū)域都有一個控制中心，中心與各個工作站連接，各工作站之間相互通信，并可以進行遠程訪問。通過自動控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對各類裝置的監(jiān)測和控制，自動化系統(tǒng)中智能模塊能夠及時地發(fā)現(xiàn)設備在運行使用過程中存在的各類問題，經(jīng)專業(yè)人員迅速辦理，減少了故障及各類問題的發(fā)生。技術人員采用先進技術將設備狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫內(nèi)，并通過無線網(wǎng)絡傳輸至遠端服務器。另外，在裝置的自動監(jiān)控方面，監(jiān)測的方向及參數(shù)可人為調(diào)節(jié)，結合實際需求，選擇適當監(jiān)控方式，提高管理便捷性。

2 數(shù)字油田儀表運維與檢測的思路

2.1 優(yōu)化儀表運維流程

在數(shù)字油田中，設備運維顯得格外重要，將這些新技術引入數(shù)字化油田儀器設備中，實現(xiàn)了從傳統(tǒng)的人工操作向自動化、信息化操作轉變，最終達到降低勞動強度。為了保證設備運維工作有效進行，專業(yè)技術人員對油田幾年來設備集中監(jiān)控及運維工作進行經(jīng)驗總結，總體工作量及工作量的劃分也作了相應的完善。通過信息化手段將設備運行狀態(tài)信息上傳至地面數(shù)據(jù)中心，形成了數(shù)字化運維管理平臺。數(shù)字化油田儀器運維流程的優(yōu)化，要從多個方面入手：（1）搭建專業(yè)平臺，進行遠程診斷和評價。建設數(shù)字化運維，應用此平臺，實現(xiàn)了油田前端設備的監(jiān)測和診斷，探測設備故障，發(fā)現(xiàn)后自動報警，提示相關運維人員到場對設備進行巡視。（2）現(xiàn)場更換及離線維護。在油田生產(chǎn)過程中，存在多種多樣的裝備，設備故障，影響生產(chǎn)，降低了因設備故障給生產(chǎn)帶來的不良影響，有必要在原來運維的基礎上加以革新。同時，允許采用現(xiàn)場中轉更換及離線維修方式，使專業(yè)運維人員能夠遠程判斷設備，入場現(xiàn)場替換。

2.2 完善儀表檢測方式

目前的技術條件下，采用實驗室內(nèi)試證方法進行設備驗收存在諸多問題。沿用實驗室常規(guī)檢測方法，現(xiàn)場拆解調(diào)試的工作量很大。根據(jù)國家計量檢定規(guī)程要求，對無線遠傳機進行在線測試，以現(xiàn)場校準為主，補充離線檢查。（1）主要是現(xiàn)場標定，離線監(jiān)測作為輔助手段。對于需要更換或修理的部件，可以選擇在生產(chǎn)過程中對其實施在線檢測。工作區(qū)配備專業(yè)設備運維團隊，定期用高精度儀器現(xiàn)場對比測量。對于需要更換的零部件，應根據(jù)廠家提供的說明書及圖紙資料，按照標準和要求對零件進行拆卸、組裝或修復。若兩儀器測量結果存在顯著差別，需要把故障設備拆下送到廠里去。修復后須經(jīng)實驗室測試，以備件的形式進入備件庫。（2）增加試驗資格，確定試驗周期。在今后的工作中，應將測試周期與測試成本相結合來選擇最優(yōu)方案。通常建議采用在線方式進行驗證，即在實驗室通過軟件計算出測量不確定度，然后將其輸入到計算機中，由計算機給出結果，并根據(jù)實際運行狀況，建立離線驗證標準，離線驗證各儀器誤差范圍。為了確保設備檢測對數(shù)字化油田的效果，相關部門對設備檢測時，要按照油田裝備配置情況劃分裝備，以及開發(fā)出切合油田實際的裝置。在確定了設備后，需要開展后期設備試驗工作。試驗計劃要清晰地包含不同種類裝備的測試內(nèi)容、流程、注意事項、試驗方法及周期。試驗結果應以報告形式提交給用戶，在隨后的設備試驗中，要嚴格按照該方案進行。一旦發(fā)現(xiàn)設備存在隱患時，應及時報告給相關單位。如果檢測到該裝置存在異常情況，立即征求供應商的意見。對出現(xiàn)故障或需要更換的儀表，必須及時通知維修單位，并按要求將相關數(shù)據(jù)記錄保存。儀表是測量設備運行參數(shù)和故障信息的重要工具，也是整個系統(tǒng)中最基本、最關鍵的部分。在后續(xù)的巡檢工作中，承擔儀表巡檢工作的相關部門及工作人員應當按照本程序進行，確保并提升儀表巡檢工作的全面性與規(guī)范性。同時要做好記錄并及時上報相關情況，嚴格實施設備質(zhì)量總體水平的檢查。

3 數(shù)字油田儀表運維與檢測路徑

3.1 構建運維檢測體系

運維職責的劃分強化維護管理體系建設，維護工作量和細化各項崗位職責等。建立基于信息化技術的智能化巡檢系統(tǒng)和遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)，實現(xiàn)設備狀態(tài)實時監(jiān)測與故障預警預報，保障了油田安全平穩(wěn)高效運轉。經(jīng)營數(shù)字化油田，有必要建立一個可以在設備運維階段執(zhí)行的兩階段管理模型。各級人員需明確各自職責范圍和權限，并建立有效的激勵約束機制，以保障運維隊伍穩(wěn)定有序地進行日常維護工作。檢修單位的管理部門、生產(chǎn)經(jīng)營部門應當加強設備的運行維護和應急調(diào)度工作，建立以三級維修為基礎的運維檢查體系，定期組織巡檢活動和專項監(jiān)督檢查活動，并根據(jù)實際情況進行調(diào)整或修改。油田企業(yè)的所有二級單位都應組成專門的運維檢查組，與一級運維單位合作，保證了設備運維的同步進行。通過建立“三級”管理體系來保證設備運維人員能夠有效參與到日常設備管理工作中去，并能及時獲取設備狀態(tài)信息及故障分析結果。油田一級運維單位在設備運維中處于主要地位，既要維護原有運維驗證方法，還必須與油田設備操作更新配置相結合，在驗證方法上不斷創(chuàng)新。在一級運維單位的設備運維工作中，要加裝雷達、后端系統(tǒng)，承擔管控平臺工作、生產(chǎn)運維的管理與監(jiān)督。同時對現(xiàn)場儀表進行在線監(jiān)測，及時反饋設備運行狀況，并將故障信息通過網(wǎng)絡傳輸?shù)缴霞墕挝弧Ｔ诙墕挝晦k公網(wǎng)絡上建立統(tǒng)一的監(jiān)控中心，針對二級機組運行維護工作，必須建立專業(yè)運維隊伍，挑選專業(yè)運行維護人員，并配備相應數(shù)量的維修工具和檢測儀器。隨著數(shù)字化采油模式的逐步建立，必須加強儀表管理，保證儀表正常運行，減少維修費用。數(shù)字化油田的實施，各作業(yè)區(qū)會由專業(yè)儀表操作員承擔，并且要建立維護小組。儀表組是由各生產(chǎn)班組組成的，主要承擔全廠所有儀表的檢修與維護任務，一般情況下，不需再單獨設置儀表維修隊。日常的設備管理，故障報告、現(xiàn)場設備的替換、無線儀表的在線測試和其他工作約需8 ～10 人，對人的技術要求不高，需要具備一定的動手能力。

3.2 構建數(shù)字化運維管理平臺

（1）管理平臺技術架構。采用分布式的技術架構，在采油廠數(shù)字化改造的基礎上，建立生產(chǎn)運維數(shù)據(jù)庫，搭建了數(shù)字化運維管理平臺。其中，運維對象層為運維人員提供了操作指導，包括巡檢任務、故障分析及處理、應急預案等內(nèi)容。業(yè)務應用系統(tǒng)通過統(tǒng)一接口接入運維對象層，并在運維對象層中完成相關功能的集成。運維對象層實現(xiàn)了對于現(xiàn)場設備、傳輸設備和服務器的管理、對視頻和其他數(shù)字化設備進行監(jiān)測。運維對象層為底層的各種物理設備及各類軟件、硬件設施提供統(tǒng)一的標準服務接口。業(yè)務功能層包括設備控制模塊、故障處理模塊、告警分析及預警模塊、系統(tǒng)設置模塊。應用層以設備的狀態(tài)監(jiān)控為主，包括設備信息管理等、運維團隊管理、運維事件管理、設備驗證檢測管理、知識庫管理。（2）管理平臺的基礎信息庫。數(shù)字化運維平臺的基礎信息庫是以設備信息庫、運維人員庫、事件庫、知識庫、故障問題庫，組態(tài)信息庫等6 個數(shù)據(jù)庫構建與管理。（3）管理平臺功能模塊的設計。通過對上述各模塊進行合理有效的劃分與設置，使之能夠滿足企業(yè)不同層次管理人員需求。數(shù)字化運維管理平臺主要分設備庫管理、設備狀態(tài)監(jiān)控、設備運維管理、設備變更管理、運維人員隊伍的管理、分配信息管理、知識庫管理的7 個功能模塊，對裝置的運行狀態(tài)及異常信息進行實時監(jiān)測，實現(xiàn)了從設備的購置到進、出、裝、用、運、檢、修、報廢全過程管理。追蹤設備運維事件進展情況，監(jiān)控設備運行情況和故障發(fā)生地點，記錄所述裝置的替換事件，對所述基礎信息進行更新。在遠程導入過程中，對配置信息進行設備替換或者修復，重視流程及結果信息記錄裝置的運維處理。

3.3 構建運維檢測中心

擴建標定室并將其劃分為3 個區(qū)，各區(qū)設置了現(xiàn)場過程模擬。在此基礎上，通過分析不同類型設備的特點和需求，設計一套基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能巡檢系統(tǒng)。（1）在實驗室內(nèi)進行現(xiàn)場過程的仿真。隨著油田開發(fā)進入中后期，對自動化水平的要求越來越高。油田集中監(jiān)控站的數(shù)量在逐年上升，PLC 控制系統(tǒng)有很多種，類型不一致，保養(yǎng)困難，一定要加強完善系統(tǒng)。在這些基礎之上建立了一個完整的遠程監(jiān)控中心，可將整個油田生產(chǎn)運行中的所有數(shù)據(jù)進行集中存儲與分析。（2）遠程運維中心。儀器維修室是遠程控制與維修的中心，設有大屏幕、通訊設備、工控機等，實現(xiàn)對各業(yè)務單元數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，并將故障上報到運維中心。運維中心網(wǎng)管系統(tǒng)同步連接，借助運維軟件，對現(xiàn)場設備的參數(shù)及運行狀況進行了實時分析，第一時間找出現(xiàn)場出現(xiàn)的問題，方便維護人員發(fā)現(xiàn)問題，并及時解決。（3）維修備件庫與維修平臺。搭建一個以“數(shù)字”為中心，以“人”為主線，集維修保養(yǎng)技術研究與應用于一體的維修管理平臺。依據(jù)數(shù)字化油田設備運行維護檢測方案。維修創(chuàng)新工作平臺由各類設備，儀表等組成，作為維護與研究開發(fā)的基本硬件，主要裝備示波器萬用表、信號發(fā)生器、焊臺和其他裝置。每層貨架都有相應的存放空間，可以放置一些常用的配件或者特殊的產(chǎn)品。同時，將待維修逆變器與控制面板布置區(qū)域進行布置。

4 結語

在信息時代來臨之際，油田行業(yè)已經(jīng)步入新的發(fā)展時期，信息化成為推動油田現(xiàn)代化發(fā)展的重要手段。尤其在自動化方面，將智能化技術運用到油田企業(yè)，加快數(shù)字油田的建設速度。針對數(shù)字油田的建設需要，基于智能化技術，配置數(shù)字化裝備。當前，許多油田已經(jīng)實現(xiàn)了數(shù)字化，油田裝備有多種裝置，并且這些裝置的自動化程度也非常高，這對檢測提出了很高的要求。因此，為了順應數(shù)字化油田的發(fā)展之路，設備運維檢測期間，要全面強化運維檢測的理念與技術創(chuàng)新，解決儀器使用中的各種問題。