自动化技术在采油工艺中的应用.pdf

2 6 油气 田地 面工程第 2 5卷第 6期 2 0 0 6 ． 6 自动化技术在采油工艺中的应用 胡 继 军 孔 政 ff苏油田 试采--F 随着微 电子技术的发展和数字、网络技术的广 泛应用 ，自动化技术得到了迅速提高和推广，并 已 应用在滩涂油田采油的各个生产环节，有效地减少 了采油设 备磨损 ，降低 了能耗 ，提高 了数据准确 率、采油时率和劳动生产率，确保了滩涂油田汛期 的安 全 生产 。 通过 近 2 O年 的实 践 ，江 苏油 田采 油工 艺 自动 化技术完成了从模拟式 到数字式 自控形式 的转换 ， 正向着建立数字化油 田的方向发展 。 1 ．模拟 式 自动化控制 系统 在生产过程控制体系中，模拟式 自动化控制系 统 AC S 是建立模拟控制装置上的。传统的模拟 式 控 制 系 统 主要 分 布 于 1 9 9 9年前 建 成 的油 区 ，实 现三相分离和缓冲罐液位等工艺参量的控制，存在 的不足之处如下 ①性 能随硬件数量 的增加而增 加 ，元件 多 ，技术 复杂 ，可靠性 低 ；② 只能 用 于 l ～ 2个工艺参数的控制，扩展能力较差；③传统的 P I D控制 器 是 只 能 控 制 基 本 线 性 的 系统 和 定 常 系 统；④ 自整定和 自调节 P I D在建立 、保持过程模 型和区别干扰影响等方面仍存在一些困难 。 2 ．数 字式 自动化控制 系统 2 ． 1 直 接数 字控 制 D DC 系统 D DC系统始建于 韦 2接转站。系统 以 l台计 算机为核心 ，通过控制变频调速器调整输 油泵电机 转速 ，达到控制缓冲罐液位的 目的，实现生产过程 的闭环控制。在 D D C系统实践中，也发现存在一 些问题 ①系统建立在单台计算机总线上 ，要求计 算机可靠性很高，规模受限；②通信功能较弱 ，数 据和控制信息的交换 比较困难 ；③所有功能集中在 l台计算 机中完成，软件 复杂 ，难以开发和修改； ④基 于 D 0S编程 ，人 机界 面 简单粗 糙 。 2 ． 2 可 编程 控 制器 P L C系统 在实际应用中，P L C由于和工业控制计算机结 构 上的 差异 ，不 能独 立构 成 中 、大 规模 计算 机控 制 系统 ，通常和工控机 、智能仪表一起构成分布式控 制系统 D CS ，实现集 中管理 和获取数据 ，分散 控制的功能。这种分散化的控制方式能改善控制的 可靠性 ，不会由于计算机或个别控制 回路的故障而 使 整个 系统 失 去 控 制 。 目前 已广 泛 应 用 在 污 水 处 理、排放 ，风机 、泵 的变频 凋速控 制等 场合。由 P L C构成的 自动控制系统 主要有 以下特点 ①采 用模 块化 结构 ，通 用灵活 、功 能强 大 ，体 积小 ，安 装方便；② 可靠性高，抗干扰 能力强 ；③编程 简 单 ，使用方便 ，控制过程可变，具有很好的柔性； ④总价格低 ；⑤体系结构开 放性较差 ，各 公司 的 P L C互不兼 容 ；⑥ I C芯 片 和操 作 系 统 ，通 常 落 后 商 业计算 机 l ～2代 ，运 算能 力不 足 。 2 ． 3 监测监 控和数 据 采集 S C AD A系统 基于计算机四摇技术 ，近年来 S C AD A系统得 到 了相 当大 的发展 和完 善 。典型 的 S C AD A 系 统体 系结构是一个 C l i e n t ／ S e r v e r体系结构 ．其 硬件结 构 与 D C S的硬件 结构是 基 本一 致 。与 D S C不 同 的 是 ，在 S C AD A 系统 中 ，操 作人 员是 实 施控 制 的 主 体，计算机系统处于从属和辅助的地位。 从江苏 油 田建立 湖滩油 区第 一个 S C AD A 系 统 以来 ，随着 自动化新技术和新设备的不断出现，采 油工艺 自动化水平得到了大幅度的提高 ，技术 日趋 成 熟 。 3 ．存在 问题及对策 随着 自动化技术在油 田应用的不断深入 ，系统 功 能 日趋 强大 和完善 ，也 暴露 一些 问题 ① 国内仪 器 、仪表工业发展相对滞后 ，一些产品不能满足油 田恶劣环境的要求 ；②P L C、RT U标准尚未统一 ， 产品质量参差不齐 ；③通讯系统地理分布较大 ，设 备易 受干扰 和遭 雷击损 坏 。 对 这些 问题 ，可 以通过 以下 几个 方 面来解 决 1 对不满足油田生产需要的仪表可重新选型 或改 直接测 量 为间接 测量 。 2 扩大 0P C技术运用，规范接 口函数 ，降 低 P L C、R TU 的 不兼容 性 。 3 运 用 US P 、浪 涌 抑 制 技 术 和 电 源质 量 监 测 系统来 控制 电源质 量 ，消除 电源 干扰 。 4 硬件 上采 用 隔离 、浮 地屏 蔽 、模 拟 滤 波 、 信号变换 、匹配阻抗等手段提高抗干扰的能力 。软 件上采用数字滤波、冗余、定时监视跟踪提高程序 运行的稳定性 。从系统结构上对重要环节 的监测控 制采用 双机 热备 提高 系统 可靠性 。 5 采用传导、均衡连接 、接地、分流 、屏蔽 等现代防雷技术 ，设 立可靠 的环 形接地 网和避雷 器 ，对 主要设 备进行 避雷 保护 。 6 有计 划 地 推 行 现 场 总 线 技 术 ，逐 步 向 F C S过渡 ，以更 好地体现信 息集 中、控制分 散的 思 想 。 栏 且主持张秀丽 维普资讯