SCADA系统在油田中的应用研究

[摘 要]为适应“数字油田”这一石油行业发展趋势的要求，尝试建立油田生产自动化实时全过程监控的SCADA系统，以提高油气生产管理水平是有必要的。本文从SCADA系统的概述出发，简要分析油田SCADA系统的重要性，并就SCADA系统在油气生产中的应用做了相关研究，以期为我国油田事业的发展提供借鉴。

[关键词]SCADA系统；油田；应用

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.16.062

[中图分类号]TE938 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2015）16-00-01

1 SCADA系统简介

SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）即数据采集与监视控制系统，主要是基于计算机技术对生产过程进行控制与远程调度，可实现对现场运行设备的实时控制和监视，具备数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等功能。由于SCADA系统的强大优势，现已被广泛应用于电力系统、天然气运输、石油化工、供水及水处理等诸多领域。

2 油田SCADA系统建设的重要性

近年来，我国石油工业以“降本增效，提高管理水平”为改革目标，劳动效率、开发水平和经济效益稳步提高。但石油开采技术水平、信息化建设水平与发达国家相比还有一定差距。1970年，长庆油田开始进行油气勘探开发建设，现累计探明油气地质储量54 188.8万吨。在石油生产过程中，油水井、集输站点和注水站点是一个紧密联系的整体，监测各站点的生产数据和生产设备，保证对油气田生产现场的全程监控至关重要。但目前各站控系统只能采集本站数据，有关部门不能及时、动态地了解油气田的开采集输情况，阻碍油气集输管理水平的提高。为有效解决这一问题，长庆油田以《中国石油“十二五”信息技术总体规划》为指导，进一步推进油田油气生产信息化建设，积极致力于油田SCADA系统建设。

3 SCADA系统在油田中的应用

1997年，长庆油田引进SCADA系统，经过近20年的建设和发展，2014年6月形成长庆油田采油作业区SCADA系统建设标准。目前，该系统已进入推广应用阶段。由于长庆油田工作区域分布广泛、生产设施分散，SCADA系统“分散控制，集中管理”的设计思路符合其生产实际，同时有利于油田由传统的以工程为单位的组态开发逐步向系统化、模块化发展。

SCADA系统分为各个级别，控制中心通过一个总控制中心控制下属各个控制点，层次分明。该系统利用一个统一的油气生产管控一体化平台，统一监视和调度生产运行情况，各站点能实时监控上下游站点以及所辖油水井的生产运行情况，并通过对历史记录数据的分析优化生产作业，可充分发挥作业区调控中心对产量、注水、各站运行状况监控的职能，提升作业区生产运行管理效率。

3.1 生产运行监控

主要为实现产液量监控和注水量监控。系统可采集监控各集输站点的库存、产进、配产、配产差等数据，同时统计分析当天的计划开井数、实际开井数、前日库存以及产量进度等数据并形成报表。另外，统计对比作业区下辖各注水干线的供水量、注水量、供注差值、配注量及配注差等。

3.2 集输流程监控

实时监测作业区站点集输流程的压力、温度、液位、流量、含水量及设备参数等数据，同时远程操作控制现场重点运行设备。自动统计、实时显示当前站点油井数量、当前油井开井数量、当前油井功图上线数量，抽油机启停状态及远程启停、油井工况分析结果，并具备故障预警功能。

3.3 注水流程监控

监控干线瞬时流量、累积流量、分水器压力、当前注水量、库存注水量，并形成报表；监控注水阀组的实时运行情况，采集站点名称、注水干线名称、配水间名称、注水井名称、分水器压力、管压、瞬时流量以及累积流量等数据，同时实现注水井单井流量的智能调控――自动“恒流”注水功能；监控水源井实时运行情况，自动采集水源井产水量、深井泵三相电流、电压工作参数，智能判识发生故障并启动自动停泵保护功能，实现注、供水站站内的注水泵的状态监控、远程启停控制功能及启停事件记录功能。

3.4 安全监控

基于“打造三道防线，落实四级责任，筑牢四级防控体系”的原则，监控与该段管网关联的全部站点的进出口压力、流量、温度等参数，并自动生成显示压差、流量差等相关趋势曲线；实时监测各井场的出口压力、作业区管理输油泵的运行状态及各生产区域的气体浓度等，设置报警功能。同时系统对于远程启停、参数调整等操作有记录功能。

4 SCADA系统建设面临的困难

在SCADA系统的建设过程中，还存在诸多问题，亟待进一步解决。第一，早期建设的油水井以及站点设备必然存在设备老化问题，在系统调整升级过程中需要更换设备，耗费成本高。第二，部分新建井数字化建设水平低，影响系统的稳定运行。第三，系统现在还处于建设阶段，稳定性和可靠性还需长期测试。第四，现阶段的SCADA系统大多采用较大的控制保护屏，占地面积大，安全性能不高，难以对系统自身设备的正常运行和整个设备电网的状态进行有效监测。

SCADA系统的建设过程中依然面临诸多困难，但只要我们积极探索解决问题，作业区生产运行与系统结合度将不断加深，SCADA系统建设也将逐步完善。SCADA系统在油田的应用，为油气田生产的安全、高效运行提供了技术保障。该系统运行稳定，数据采集及时、准确，可实现全面、动态监控效，且故障发生率低。为进一步完善油田SCADA系统，应坚持“循序渐进、稳扎稳打”的原则，统一规划，分步实施，不断优化系统，提升油田的生产管理水平。

主要参考文献

[1]梁国强，杨志，黄富君，等.SCADA系统在油气田生产中的应用[J].内蒙古石油化工，2013（23）.

[2]郭宝灵.油气田生产中SCADA系统的应用化工管理[J].化工管理，2014（17）.