自动化技术在油田“四化”建设中的应用

[摘 要]国内油气田经过多年的开发建设，管理难度越来越大，同时导致了运营成本的逐渐增加。胜利油田作为中国第二大油田，全面启动了符合自身实际的“四化”建设模式。在油田“四化”建设中，自动化技术的应用是一大特点。本文分析自动化技术的特点以及在油田“四化”建设中的应用，并对其应用前景进行分析。

[关键词]油田“四化” ;自动化

中图分类号：TE46 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）27-0391-01

胜利油田作为中国第二大油田，经过多年的开发建设，管理难度越来越大，同时导致了运营成本的逐渐增加。为了达到“提高精细化、科学化管理水平，提高劳动生产效率，控制用工总量增长，最终实现优化投入，降低成本，提高效益，推动油田科学发展”的目标，全面启动了符合自身实际的“四化”建设模式。在油田“四化”建设中，自动化技术的应用是一大特点。

1 油田“四化”建设的背景

胜利油田是中国第二大油田。经过50年的开发建设，资源接替、油气稳产、成本控制等诸多方面的矛盾和压力日益突出。因此，走“油公司”高效发展之路，实现内涵式、集约化发展，成为油田自身发展的必然选择。

为了贯彻落实集团公司“标准化设计、模块化建设、标准化采购”的“三化”工作部署，在学习借鉴长庆油田管理经验基础上，2012年6月5日，胜利油田召开“四化”建设启动会，全面启动了符合自身实际的“四化”建设模式，以缩短产能建设周期、提高劳动生产率和精细管理水平。在启动会上，孙焕泉同志要求胜利石油管理局要突出核心目标，创新内涵，打造具有胜利特色的“标准化设计、模块化建设、标准化采购、信息化提升”的“四化”的“四化”管理模式。

油田“四化”建设的目标是提高精细化、科学化管理水平、提高劳动生产效率、控制用工总量增长、最终实现优化投入、降低成本、提高效益、推动油田科学发展。

2 自动化技术简介

自动化是指机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没有人或较少人的直接参与下，按照人的要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。

自动化的研究内容主要有自动控制和信息处理两个方面。从应用观点来看，研究内容有过程自动化、机械制造自动化、管理自动化、实验室自动化和家庭自动化等。

3 自动化技术在油田“四化”建设中的应用

3.1 数控中心统一调度

在油田“四化”建设中，根据生产运行及管理的需要，自动控制系统采用以计算机为核心的监控及数据采集（Supervisory Control And Data Acquisition，简称SCADA）系统，实现对区块内生产运行数据自动采集、监控和统一生产调度控制。系统投产后，操作人员在数控中心控制室通过SCADA系统可完成对全区块的监控和运行管理。在数控中心控制室的统一调度下，协调优化运行，并采用全区块调度中心控制级、站场控制级和就地控制级的三级控制方式。

3.2 油井的自动化控制

考虑到油井生产运行所处的环境，结合RTU具有优良的通讯能力和更大的存储容量，适用于更恶劣的温度和湿度环境，提供更多的计算功能的特点，井场自控系统采用RTU控制系统。RTU模块集成于油井控制柜内，接收井口压力、温度、功图、电参数等信号，并将这些信号上传至数控中心，由数控中心完成对辖区内各个井口RTU的监控、调度、管理。

油井类型分为抽油机井、螺杆泵井及电泵井。

抽油机井测控参数如下：

1）井口温度、回压检测（选用无线一体化温压变送器，无线传输，ZigBee协议）。

2）油井功图检测（选用一体化载荷传感器，无线传输，ZigBee协议）。

3）油井电参数检测（选用多功能电表，有线传输，RS485信号，Modbus--RTU协议）。

螺杆泵井及电泵井测控参数如下：

1）井口温度、回压检测（选用无线一体化温压变送器，无线传输，ZigBee协议）。

2）井口液量计量（选用涡轮式油井在线计量装置，有线传输，RS485信号，Modbus-RTU协议）。

3）油井电参数检测（选用多功能电表，有线传输，RS485信号，Modbus--RTU协议）。

3.3 水井的自动化控制

水井的数据采集与自动化控制系统安装在配水间或配水阀组内。考虑到配水间或配水阀组生产运行所处的环境，结合RTU具有优良的通讯能力和更大的存储容量，适用于更恶劣的温度和湿度环境，提供更多的计算功能的特点，配水间或配水阀组自控系统采用RTU控制系统。RTU控制箱安装在配水间或配水阀组室内，壁挂式安装。RTU系统完成仪表检测信号的采集、控制、报警及流量控制装置的流量设定值远程控制。RTU控制系统通过以太网接至通信设备，将数据上传至数控中心，由数控中心完成对各配水间RTU的监控、调度、管理。

配水间或配水阀组测控参数如下：

1）汇管管线压力检测（选用压力变送器，有线传输，4mA～20mA模拟量信号）;

2）单井管线压力检测（选用压力变送器，有线传输，4mA～20mA模拟量信号，接入高压流量自控仪）;

3）单井注水流量检测及调节（选用高压流量自控仪，有线传输，RS485信号，Modbus-RTU协议）。

4 自动化技术在油田“四化”建设中的应用效果

4.1 自动化技术的优点

1）降低人工成本。在油田管理中应用自动化技术配套视频监控、网络传输，可大幅减少驻井、资料管理和站点操作员工。

2）实现无人值守。在井场及注水站等区域中采用了各种自动化仪表采集生产数据，装备了视频设备监控井场生产运行状况，可实现生产区域的无人值守。

3）精确制导处理问题。生产区域中的各种自动化仪器、仪表以及监控摄像机，可以实时监控生产区域中的动态及生产状况。一旦生产中的任何一个环节发生故障，自控系统可以随时报警，实现了哪里有问题就去哪里解决的精确制导处理问题的工作方式。

4.2 自动化技术的缺点

1）RTU系统集成时存在工模干扰、匹配干扰和电气设备干扰对RS485信号的影响，使得数据采集及控制存在不稳定性。

2）部分RTU设备、传感器在野外放置，出现故障的几率较大。由于设备精密，非专业人员无法维修，极大影响正常的生产工作。

5 结束语

在油田“四化”建设中，将传统工艺技术与自动化、信息化等技术高度融合，实现油井数据自动传输、远程控制，生产现场实现可视化、智能化管理。变人工资料录取为实时自动采集，实现对油水井和站库的全参数自动采集、全天候智能监控、全过程自动预警。问题发现时间从几天缩短到几分钟，变人工巡检为电子巡检，降低了人工成本，改善了员工工作环境，提高了工作效率。变人工现场操作为远程自动管控，安全风险明显降低。变事后处置为超前预警。达到以上目标，自动化技术的应用是必不可少的，我们要努力克服技术上的缺点，发扬技术上的优点，让自动化技术为油田“四化”建设贡献力量。

参考文献

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[2] 史国生.电气控制与可编程控制器技术[M].北京：化学工业出版社，2003.

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