油田站点数字化改造通用实施方案探析

【摘要】随着油田开发的不断深入，新投产油井数量不断增多，为了在不增加用工总量的前提下提高油田生产规模，油田数字化管理成为变革生产组织方式、油田管理方式和控制投资、降低管理成本的重要举措。但由于各站点工艺流程差异大，操作人员水平参差不齐、数字化建设设计思路不同，造成数字化控制系统开发及数据处理不统一，开发维护量相对较大。通过大量实践分析认为各站点间工艺流程大多相同，需要采集的关键参数点基本一致，有必要进行开发模块化标准程序控制系统，对各站点设备进行统一类型，PLC编程时将站点所需生产控制单元划分为几个或多个模块，对每个模块进行编程对象，各模块间相互独立进行开发，且标准应用统一，便于后期调整升级，并将标准站控系统形成镜像文件，实现快捷式安装调试，保证维护质量，大大缩短了维护周期。

【关键词】数字化 通用 实施方案 PLC 站控系统

随着油田的持续开发，保持用工总量和扩大生产规模的矛盾使数字化油田成为现代油田发展的必然结果。但在数字化推进过程中出现了一些问题：

（1）由于各个站点的工艺流程不一样，在开发站控系统时必须针对不同的站点流程，导致各站的站控系统难以统一标准。

（2）在开发PLC程序及工程组态过程中，开发的系统的稳定性、可靠性受到现场开发人员的水平影响，很难达到统一的质量，且由于开发思路不一致导致后期维护难度大。

（3）在部署上位机的过程中，需要依次安装操作系统、力控工程软件、标准站控软件和设备驱动等大量的软件程序，然后对站控工程进行组态调试，建设及维护时间长、成本高。

（4）油田偏远的环境，分散的布置导致传统的数字化专业厂家上门维护方式运行成本高，响应速度慢，故障持续时间长，无法满足油田生产实际需要。要实现数字化油田的高效低成本运行维护工作必须简化数字化的建设和施工难度，形成统一的标准，逐步形成自身维护能力。通过长时间探索实践，我们对油田站点数字化改造通用实施方案提出一些思路。

1 开发思路

（1）建立现场采集设备建设的统一标准，实现站点单元模块设备的统一化管理运行模式；

（2）开发和规范模块化PLC模块程序及标准，实现所有站点PLC子模块程序的独立性、通用性；

（3）开发标准的站控系统及上位控制系统，实现站点系统的统一性，确保了站控的标准性、稳定性；

（4）所有开发程序统一形成镜像安装软件，真正意义上实现不同站点站控即插即用的功能，极大的提升了维护效率。

2 现场仪表标准的制定

通用方案就现场采集设备建设制定了标准，标准规范了设备选型、安装标准，接线安装顺序等技术环节。现场采集同类参数的仪表必须采用同类型的设备，具有统一的安装标准，保证了后期整个系统部署完成后，无需进行复杂的调整设置，即可实现正常通讯与采集。采集设备安装接线的规范性，信号处理设备采集通道固定的采集参数点，初步实现了不同站点间采集点数据处理程序通用性，为通用化方案的推广奠定了基础。

3 PLC程序开发设计

PLC可编程控制器是油田数字化站点自动化系统主要设备之一，目前PLC控制系统在联合站、增压站、转油站等站点大量使用，效果显著，并且达到了预期的目标。但随着站点的不断增加，PLC控制系统的使用要求不断提高，新暴漏的出的问题日益增多。主要由于PLC程序的每个程序测试人员都有自己的开发思路，各自开发的程序都有很大的随意性，造成各个站点PLC程序差异性较大，不利于程序问题的集中发现和升级，且后期维护难度增大。

通用方案要求PLC设备出厂即带有初始化程序，初始PLC程序将需要完成的控制任务根据站点管理单元划分为多个子模块，主要包括以太网通讯子程序、模拟量子程序、485通讯子程序、电加热子程序、PID控制子程序等，各子模块程序相互独立，当现场采集数据点变化时不影响PLC程序运行。在站点应用时，根据现场工艺流程配置相应子模块，参数通道可缺省。即插式PLC标准程序及上位控制系统的目的就是通过开发标准的PLC程序，实现了在站点安装和调试PLC时可直接下载程序使用，无需二次编程开发，极大的缩短了维护周期。所有采集数据经PLC自动将检运算处理后提供给监测的上位机系统，避免了上位机处理数据的弊端，当不同站点工艺要求调整时，在程序中只需要调整相应的模块处理单元，而不必改变执行部分，这样有利于整个控制系统的调试和运行，同时降低了工作难度，避免了重复劳动，确保了程序的标准性，亦解决了不同集成开发商调试产生的技术壁垒。

4 开发标准站控系统

站控系统是数字化的核心，前期由于站控系统具体关键环节未明确规定，各不同技术人员水平参差不齐，程序质量检验也没有相应的标准，造成标准化站控“不标准”，导致站控系统的各项功能不完善、不好用，随着站控系统不断增加，制定标准化站控系统并加快推进使用成为数字化工作核心工作之一。

开发标准化站控系统就是按照现场采集设备建设标准及PLC标准程序对应组态开发上位控制系统，并定义所有的显示界面、显示方式及控制方式，开发完成后，程序打包形成标准安装软件，实际部署时只需根据更换流程图、屏蔽不需要的采集点即可，保证站控工程程序的标准统一，解决了标准站控系统一直无法有效推行使用，降低了数字化系统维护难度，提高了站控系统维护效率，降低了维护成本。

5 开发标准站控操作系统

PC机系统作为站控系统的运行载体，决定着系统的运行速度和稳定性，站控系统又是数字化运行的核心，拥有一套良好、标准的平台系统是数字化运行的首要条件。目前站控电脑操作系统及站控系统安装按照传统安装操作系统、力控系统、数据库及相关驱动软件，由于系统版本较多，操作人员水平不统一，造成站控系统运行不稳定，标准站控一直存在无法有效运行灯问题日益突出，严重影响数字化站点站控系统正常运行。

开发标准操作系统首先是制作了系统镜像软件，以标准站为模板，按照站内集输、注水、水源井参数采集和控制点，完全按照增压站站控开发标准，保证各工程程序、参数设置均按照标准执行，完善细节，反复验证，对系统进行镜像备份，形成打包安装软件，安装更换时确保了整个系统平台的标准统一。其次通过对对站控电脑安装纯净正版操作系统，安装软件前更新系统补丁，在安全环境下完整安装最新的应用软件，保证驱动和软件的标准性。最后对标准站控系统统一数据库、功图文件、油气院供图计量软件、井场配置信息、工程备份等各程序和文件的存储路径，各文件夹数据表以日期命名，方便日常管理和更新维护，优化了站控系统。

6 结论

该方案已在标准增压站、综合型增压站点进行推广实验。实验证明该方案生产运行过程中系统稳定，数据采集准确，达到了站控系统的插即用功能。避免了由于现场开发人员的技术水平、开发思路不一致，可能造成的站控系统的随意性、不稳定性等一系列问题。而站控系统的快速部署及PLC即插即用功能的实现，明显降低了数字化系统的维护调试难度，满足了油田自行的需要，极大的节约了维护成本，提高的维护效率，取得了良好的经济效益。该方案实现了达到了项目预期的目标，为油田数字化开发和升级系统提供了技术依据。