一拖三变频自动控制系统在青海油田注水站的应用前景分析

【摘 要】随着青海油田的不断深入开发，水驱油效果明显，地面注水工艺也不断得到发展。注水方式逐渐实现自动化，注水管理更加精细化，本文结合本人实际工作经验，主要以一拖三变频自动控制系统在青海油田注水站的应用前景分析为载体，首先介绍了一拖三变频自动控制系统的概况，其次重点介绍了自动控制系统在青海油田注水站的应用介绍，展现了变频器配合PLC及人机界面在自动控制、远程监控、无人值守等方面的特点及优势。

【关键词】自动控制系统；青海油田；注水站；PLC

前言

青海油田尕斯库勒采油作业区，地层沉积条件比较特殊，地理位置处于盐碱及沙漠地带，储油层比较深，开采难度大，地质部门与注水项目部门结合，针对该区注水中的矛盾与潜力，最近几年该采油区以“注好水、注够水、有效注水”为基本原则，在储层精细描述研究的基础上，开展以油层动用状况、注水状况、压力系统等为主的地下大调查工作，搞好区块存在问题与精细注水结构调整潜力分析，通过强化注水井细分注水调整与平面压力系统调整，不断优化注水结构。努力实现注水结构调整。

1、一拖三变频自动控制系统简介

定义：一拖三即注水站如需安装三台注水泵，那么根据每口井的实际配注情况变频调节，在注水井水量需求小时采用一台泵，另外两台泵随时待命启用；注水井水量需求大时，可以用两台泵加强注水，另一台泵作为备用。

优点分析：①自动控制系统非常智能，能够自动控制水量，远程时时监控，可以在无人看守的情况下完成作业。②能够满足注水量随配注量的变化而变化，实现水量的及时调节。③能够确保管道压力恒定，实现自动控制，避免发生因压力过高而损坏管道的事故。

工艺流程：如图1为一拖三自动控制系统注水工艺流程图。如图2为变频控制系统原理图。即从处理厂或水源处来的水，经过长途输送,进入注水站的水压力已经相对比较小，一般大小不超过1MPa，经过高压注水泵后，对这些压力不超过1MPa的水进行升压，升压后高达24MPa～26MPa左右，再经过地面注水管线，输送到各个采油配水间，最后由配水间输送到各个注水井中。

工作方式：采用一拖三变频工作，具体来说：三台250KW/380V的电机在一台280KW/380V的变频器的拖动下，带动三台高压泵顺利运行。

2、自动控制系统在青海油田注水站的应用前景分析

该系统运行一般很稳定，我们通过调整PID自动运行参数，变频器自动调节运行频率，使管道压力稳定运行在规定（24MPa或26MPa）压力左右，除了有时电网停电造成停机外，都处于无人值守的状态，通过通讯功能，将系统的进、出口压力，泵的油温，变频器的运行频率，输入输出电压、电流等上传到中控室，在室内就可以观察到系统的运行情况，并通过打印机打印出来，十分方便，可以大大减轻操作人员的劳动强度。正常情况下，一般一泵工频运行，一泵运行在40Hz,管道压力稳定在24MPa或26MPa左右，运行状况十分正常，达到了预期的运行效果。采用的JD-BP系列变频—工频软切换装置，在变频50Hz切换到工频的过程中，切换过程十分平稳，切换电流基本控制在额定电流的1.3倍，对电网和系统无冲击。触摸屏画面清晰，彩色丰富，画面切换灵活快捷，参数显示与实际误差很小，在控制范围以内，远程数据传输快，显示准确。

①能够实现管道的恒压控制。自动控制系统通过专用PID控制器，采用手动和自动两种控制方式，实现出口管道压力的自动调节，调节方式是管道压力经PID比例积分运算后，控制变频器的运行频率。

②能够实现24小时不间断注水。持续有效的注水是保证油井产量的根本措施，尤其是在寒冷的冬季，注水系统显的非常重要，因为注水管线中若连续2个小时停水，就有可能冻管线，使整个注水系统瘫痪，变频自动控制系统，可以在注水系统发生故障后启动其它工频，保证注水系统的正常运行。

③自动监控，保证管线安全运行。注水管线只有在合理的压力范围内才能正常运行，管线承受的压力超过上限时，管线就会注水穿孔，管线内压力过低时，说明来水量太小或阀门没有打开。自动监控系统能够设定进、出口压力报警及停机值，可以实现系统的正常运行，即出口压力高报警，超高停机;进口低压报警，超低压停机。

④哪台泵运行，画面上相应的哪台泵的电机和皮带轮就旋转，并且工频和变频相应的指示灯亮，十分形象、生动。当出现故障时，相应的系统报警或变频故障灯亮，可根据显示直接进行判断，并且在下面的报警内容查询上可直接显示具体的故障内容，便于用户查询。

⑤泵在运行过程中，油温会随着泵的长期运行而升高，为防止油温过高，要设置油温监测，超过设定值时，大约在65℃左右，自动停机，以保护泵。

⑥在每次启泵运转时，要倒流程，即将泵的进、出口阀门打开调整好，没调整好之前绝不允许启泵，因此还要设置每台泵的允许、禁止启动开关，防止流程没有倒好之前启泵。

⑦由于控制参数较多，进出口压力、泵油温、手、自动、一拖二控制、启动/禁止开关等，因此为控制方便，采用PLC和人机界面，集中控制，实现工艺参数的显示和设定。并利用PLC的数据通讯接口，采用MODBUS通讯规约，实现数据的存储和上传，从而实现远程监控，达到无人值守的效果。