海上自动化系统在油气田开发生产中的应用

1、.：.；海上自动化系统在油气田开发消费中的运用 HYPERLINK egas/ShowAuthor.asp?ChannelID=1002&AuthorName=周鲁川%20巩亚明 o 周鲁川 巩亚明 周鲁川巩 文章来源： HYPERLINK egas/ShowCopyFrom.asp?ChannelID=1002&SourceName=胜利油田海洋石油开发公司 胜利油田海洋石油开发公司 点击数： 241 更新时间：2021-7-3 20:48:44 1 自动化系统构造及规模埕岛油田自动化系统结合海上消费单位的管理体制，从平台的规划、功能、消费管理方式等实践出发，将整个系统设为三级。 第一级为陆

2、地中心站(设在公司办公楼)：根据整体方案，陆地中心站既是埕岛油田消费信息中心,也是消费指挥中心。在陆地中心站可以监视整个埕岛油田的消费动态，处置油田消费信息，打印油田消费报表。另外，陆地中心站与外部信息系统联网，数据自动进入公司信息站的ORACLE数据库进展长期存储，同时工程地质技术人员可经过网络获取必要的数据，进展油井消费情况分析。 第二级为中心平台站(设在中心平台控制室)：中心平台控制室的计算机可以监控中心平台站及周围所属卫星平台站的消费运转情况，并经过数字微波向陆地中心站传送数据。 第三级为卫星平台站(设在采油平台上)：卫星平台站担任监视及控制卫星平台的消费运转情况。卫星平台站为无人值守

3、站，其主要配置和功能如下：各类一次仪表。检测油水井、工艺设备、可燃气体和火灾等测控参数，并将测控参数传送给远程终端RTU，同时执行RTU的控制命令。远程终端RTU一套。担任接纳一次表输出的信号，进展数据处置、判别，并将判别结果经过无线信道发往中心平台控制室，同时接纳中心平台控制室发来的控制命令，实现对卫星平台的遥测遥控。MDS4000无线数据传输设备一套。用于与中心平台站的无线数据传输。SCADA系统数据传输采用两级数据传输网络，即陆地中心站对中心平台站，中心平台站对卫星平台站。 (1)陆地中心站对中心平台站无线通讯设备选用美国MDS公司的扩频微波系统，传输间隔 50Km，传输容量为2MBPS

4、，以自动化数据传输为主，兼顾语音、图象等多媒体传输。 (2)中心平台站对卫星平台站无线数据传输设备选用美国MDS4000系列的无线电台系统，传输间隔 12Km，传输速率为9600BPS。通讯方式为一点对多点。目前，埕岛油田自动化系统已建成三套冗余的SCAN3000系统、38套远传终端RTU和2台就地PLC。见以下图(自动化测控系统构造图)。2 自动化系统的功能及改良 (1)系统功能埕岛油田自动化测控系统于1998年11月份部分平台开场试运转，2000年8月份采油平台开场撤人，自动化系统投入正式运转。目前，已实现自动化监控的无人值守井组平台31座，单井平台3座，占设计方案中卫星平台数的90%。自

5、动化测控系统的主要功能包括： 机采井监控 目前，海上消费以电潜泵和螺杆泵井为主，因此机采井的管理是油田消费管理最为关键的环节。海上自动化系统充分思索到了这个要素，每口电泵井都安装了三相电流传感器、电压传感器器、运转形状检测、油压、套压、回压压力变送器、油温变送器、启停控制安装，以及维护中心安装；每口螺杆泵井安装了电流传感器、电压传感器、启停控制安装。可实现机采井泵的远程启停、超限报警停机和油井的油压、套压、回压、温度数据实时检测，使管理人员能及时了解电泵、螺杆泵的消费动态，包括电泵井的缺相、短路、过载、欠载以及螺杆泵井供液情况，为机采井的优化管理提供可靠的技术支持。 原油升温设备测控 安装电加

6、热器进出口温度传感器后，可检测电加热器的任务情况以及计量输油的油温情况，根据设计方案，卫星平台上的电加热器本身为一闭环控制，因此只需检测其工况即可。 自动选井计量 遥控井口电动三通阀，经过液气两相分别器(经过浮球控制的三通调理阀实现气液分流，实现分别)、质量流量计、旋进旋涡流量计，实现遥控自动选井计量。计量时，质量流量计计量液体，旋进旋涡流量计计量气体，并且将检测采集到的数据发往中心平台站和陆地中心站。 平安系统监控井口及井下平安阀监控 根据海上作业规程要求，海上油气井井下管柱均下有井下平安阀，井口安装配有井口平安阀，以便在事故形状时实现对油井的可靠控制，在井口、井下平安阀控制柜上装有压阻压力

7、变送器和紧急关断阀，并经过平台可编程控制器实现对油井平安阀压力的检测和平安阀的摇控紧急关断。平台油井的平安阀系统不能经过平台可编程控制器自行关断，只需在非常紧急的情况下， 由陆地中心站或中心平台站向平台RTU发出3次以上关断命令并确认后而关断，排除了能够的误报警自动关断。平台油气走漏监测 在平台周围及关键部位安装了可燃气体探测器，检测油气在空气中的浓度，到达监测油气走漏的目的，确保平台设备平安消费，同时可以根据报警情况而采取相应的措施。火灾烟雾报警监测 在计量平台安装了感温探头、平台配电间安装了感烟探头来探测平台能够发生的火灾情况，并将检测到的情况经过远程终端RTU，上传到中心平台和陆地中心站

8、，根据报警情况，提示操作人员采取果断措施，将平台损失减少到最低程度。平台海管进出口温度、压力监测 在每个平台海管的进出口都安装了温度传感器和压力变送器，经过对海管温度压力的监测，到达检测某一段海管能否堵塞、破损的目的。分别器高低液位监测 在气液两相分别器上，安装有高低液位控制器，来监测分别器高低液位。根据液位报警情况，任务人员就可以了解到分别器及浮球连杆的任务情况。确保选井计量顺利实施和计量设备的平安。采油平台入海管紧急关断 在平台原油汇管入海管处装有海管紧急关断阀，一旦采油平台出现严重漏油事件，经过遥控紧急关断阀的关断，到达平台与海管隔离的目的，将能够出现的污染降低到最低程度，保证平台平安消

9、费。自动化系统的投产减少了井组平台的消费管理人员，系统投产前，每座井组平台需求4名管理人员，投产后，仅需2名平台维护人员，31座撤人平台可减少管理人员62名，另外，自动化系统的实施也减少平台建造面积及生活设备配置，降低了平台造价。 (2)系统特点及先进性 以PLC为中心控制器组成SCADA系统RTU(远程终端控制器)凭着顺应恶劣环境、可靠性高、耗电少等特点在传统的SCADA系统中运用广泛，而本系统的RTU位于配电室内，环境较好，也有充足的电力供应，因此在设计之初就思索以通用PLC为中心，配数传电台组成RTU。其优点是价钱适中、编程维护方便、配件充足，也便于以后晋级。本系统采用AB公司的SLC

10、500系列PLC和MDS的数传电台组成RTU，现实证明是胜利的。 整体构造化设计由于我们从设计、选型、组态、编程，到现场施工、调试、投运，直至改造全程参与，所以整个系统从现场仪表、仪表柜、RTU柜，到测控点分配、系统组态编程均为构造化设计，降低了编程任务量，方便现场培训及维护。 运用双冗余SCADA系统该系统采用SCAN 3000作为SCADA系统软件，硬件配置及软件均为双冗余配置。以中心1号平台站为例，正常情况下SCANCP1A为主机，SCANCP1B为备机，当主机或网络衔接出现缺点时，备机自动切换为主机，保证系统监控不延续。主机与备机之间的网络衔接也是双冗余配置，任一条链路缺点不会影响系统

11、联络。 扩频微波多媒体传输技术海上平台远离陆地、环境恶劣，交通极为不便，要求有一套完善的通讯手段做保证。埕岛油田自动化采用了先进的扩频微波通讯设备，集数据、语音、图象传输于一体。数据传输用于埕岛油田消费运转参数传到陆地监控中心；语音传输用于消费指挥调度；图象传输用于电视会议。 (3) 存在问题及改良 自动化计量技术的改良海上井组平台自动计量是经过遥控电动三通阀，将所需计量的油井倒入计量管线实现的。自去年8月份井组平台撤人后，由于种种缘由，油井自动化计量的准确度遭到了很大的影响。针对这种情况，我们影响油井自动化计量的主要缘由进展了仔细地分析，主要包括以下几个方面：电动三通阀存在问题 油井自动化计

12、量是根据电动三通阀的反响信号来判别正在计量的油井井号及产量的，及当系统收到所需计量油井电动三通阀的计量形状反响信号，而该井组其它油井都在混输形状，那么判别该口油井正在计量，并将质量流量计信号和气体流量计信号进展累积，从而得出该口油井的产液量和产气量。根据这种判别，假设井组平台有一个或多个电动三通阀损坏，不能输出反响信号，那么程序的自动判别出现混乱，影响了自动化计量数据的准确性。流量计量程不适宜 质量流量计原设定量程为020t/h，而目前馆陶组油井平均日液才干为46t/d，因此，质量流量计量程设定与实践情况存在一定的偏向，影响了计量精度；气体流量计原参数设定为工况下的产量，不便于日常运用，需求重

13、新设定；根据以上分析，我们主要在以下几个方面进展了改良，提高了油井自动化计量的准确度。系统程序修正 针对系统程序方面存在的缺乏，我们进展了修正，添加了自动/手动转换功能，即电动三通阀都正常任务的油井，运用自动计量功能；对电动三通阀损坏(无反响信号)的油井运用手动计量功能。同时，为便于操作，每个井组平台添加了一幅计量画面，显示该井组一切油井的计量实时数据和历史数据。(见以下图) 调整流量计量程 气体流量计一致换算为规范情况下的产量，并根据各井组实践情况进展不同设置。对于产气量特别大的井组(如CB11G、CB25A)量程设定为0-700 m3/h，其他井组设定为0-250 m3/h。质量流量计量程

14、一致设定为0-10t/h。加强电动三通阀的维修 对于损坏的电动三通阀及时进展维修，以保证遥控倒井的正常进展，截至2001年10月底，累积维修电动三通阀40余井次。目前电动三通阀的完好率到达90以上，保证了遥控倒井的顺利进展。经过以上各项措施，既满足了最大产量计量要求，又减小了计量误差，系统运转可靠性大大提高，目前，运用自动化计量的31座撤人平台，获得了良好的效果。 电加热器遥控技术的实施，提高了平台运转消费平安海上井组平台电加热器采用本身温控设备实行回路调理，即根据原油温度的高/低的判别，实现电加热器的停/启。海上井组平台撤人后，一旦电加热器本身的回路调理失效，将会呵斥严重后果。CB11F、C

15、B27A井组平台曾出现过电加热器本身温控调理失效，呵斥电加热器干烧的景象，影响了海上的平安消费。针对这种情况，并结合实践消费需求，我们提出了电加热器遥控强迫启停技术改造方案，同时改造电加热器本身温控设备，以到达双重保险的作用。电加热器改造终了后，主要具有以下功能：在电加热器上添加了热电偶传感器，实现了多级温度传感；主丈量仪器选择进口器件，提高了丈量精度及稳定性；实现了高/低温停/启，高温截止，高温跳闸三级温控调理；电加热器加温时处于一个模糊加温形状，无大电流冲击景象，实现了主开关和可控硅的缓冲维护；实现了中心平台对井组平台电加热器的遥控启停。电加热器的自动化改造目前已完成18座平台的任务量，估

16、计2001年年底之前全部完成。3 管理阅历 海上井组平台撤人后，自动化管理任务的重要性大大提高，为提高自动化系统的运转可靠性和运转质量，为油田开发管理效力和提供技术支持，保证公司原油产量的稳定开展，在自动化管理方面我们主要做了以下任务： (1) 加大仪表维修维护的管理力度针对海上平台撤人初期，存在部分遗留问题的实践情况，我们组织开展了样板平台建立任务，完成了CB1B、CB4B、CB25A、CB1C等4座样板平台，自动化数据全准率到达98%以上。其他平台以样板平台为规范，针对自动化存在问题，积极开展整改任务，大大提高了自动化数据的准确度，满足了正常消费的需求。另外，利用春秋季季电网检修的有利时机

17、，对一切油井进展了遥控开关井测试和海管紧急迫断阀的调试任务，保证海上平安消费。 (2) 加强规章制度建立 根据海上消费实践，结合自动化系统投产后的实践运转情况，我们于2001年1月1日开场实施了，明确了各有关单位和人员的职责，制定了仪表巡检、维护、校验等管理规定和详细的考核方法，同时，在详细实施过程中，为方便自动化管理，先后建立健全了、等资料和制度。以上制度的建立，提高了自动化系统的运转管理程度。 (3) 加强油井跟踪分析 自动化录取数据具有储存时间长，采样间隔短，数据精度高等特点。因此，井组平台撤人后，为了充分发扬自动化系统的作用，我们充分利用自动化系统的这一优势，进展油井跟踪分析任务，每天

18、校正油井消费数据，并与历史数据进展对比，分析数据动摇趋势。经过分析油井的温度、油压、回压、套压、电流、电压以及计量数据，可以对每口油井的消费情况进展有效的分析，对数据动摇较大的油井进展24小时重点跟踪分析，及时确定油井出现问题的缘由；经过干温、干压、加热器温度等数据，可以判别海管动摇趋势、加热器任务形状，分析该井组的消费情况。4 下步措施和建议 (1) 定期进展系统检修任务自动化系统现场仪表线路数量繁多，随着运用寿命的延伸，必然出现一些在日常消费管理中不易被发现的问题。因此，自动化系统应每年一致进展检修，除在电网检修期间进展油井遥控启停和平安阀、紧急关断阀的开关功能测试外，还应每年定期进展现场仪表和线路的检修任务，并定期进展仪表标定任务。在检修过程中，要对自动化仪表数据和现场实践数据进展逐一对比，对于出现的问题，及时进展处理，保证自动化系统各项功能的正常实现。 (2) 加强仪表和设备的维护任务自动化仪表和设备是实现系统遥测遥控功能的关键，其任务精度和稳定性直接