油田地面工程建设中自动化技术的应用

吴长城

（大庆油田第一采油厂基建工程管理中心，黑龙江 大庆 163000）

0 引言

很多油田生产和作业区域的位置都比较偏远，自然条件十分恶劣，油气生产区域内的人口较少，交通情况较差。油田地面工程建设需要保护自然生态环境，避免占用农田和草原，严格按照油田地面工程设计和施工标准进行建设，为了减少油气站场和地面管线铺设数量，需要配套应用成熟的自动化控制技术，对油水井和场站进行实时监测和控制，降低油田地面工程建设成本，保证油气安全生产[1]。

1 油气生产工艺配套的自动化技术

1.1 集油工艺

某油田采用了环状集油、末端掺水的集油处理工艺，需要对油水井进行实时计量，不需要建设计量站等站场，减少了集输管线长度，有效地节约了油田地面工程建设成本。但无法再利用传统方式实现对油水井进行计量，两个集油站点的掺水量需要采取自动控制方式，防止出现掺水量不平衡的现象，以免在冬季气温较低的条件下，使集输管线出现冻堵。还需要对混合液阀池温度进行实时监测，从而对不同端点的掺水量进行调节。采用传统的人工操作方式面临较大的困难，需要采用自动化技术来进行监测和控制，可以应用油水井无线监控和计量技术，获取到抽油机井示功图、油水井工作压力等信息，远程对抽油机进行启停控制。为了保证获取到油水井运行信息的精度，配置了计量标定装置，对存在较大误差的油水井和采用油设备传感设备进行标定，采用示功标定装置进行定期标定，使计量误差低于规范要求。阀池运行温度的采集，把传感器数据利用无线通信技术传送到油井生产自动化装置中，与油井生产参数共同上传[2]。

1.2 注水工艺

注水井应用串联注水、井口调控工艺流程，可以减少管线铺设长度，不需要再建设配套的注水间，可以节省注水站场建设费用。采用人工计量方式也无法满足注水井数据采集的要求，也不能很好地对单井注水配注进行合理地调整。需要在注水井口设置高压流量自动监测仪，利用注水井监测控制系统把水井运行数据进行传输，油田生产监控中心可以输出注水量调节命令，注水井可以自动完成注水量的控制。

1.3 站场工艺

油田阀组间和联合站是重要的地面建筑工程，阀组间主要用于对掺水量进行分配和计量、混合液返回站场的流量计量、集输系统运行压力和温度监测、可燃气体浓度监测和排风装置控制等，联合站主要用于对原油和伴生气的处理、进行掺水和外输、原油拌热等，从油井中开发出来的油液需要采取密闭的处理工艺流程，实现油水气三相分离，可以获取到大量的原油伴生气，可以用于加热炉燃烧和发电，回收的污水进行过滤和沉降处理之后再重新注入到地下，从而对传统的工艺流程进行改进[3]。

采用自动化技术对阀组间的运行温度、压力、可燃气体浓度、油液生产数据和生产视频等进行实时采集和处理，实现对排风扇的联动控制，并对可燃气体浓度进行报警，真正达到了无人值守。联合站应用自动化控制技术，可以对油田生产数据进行实时采集，把获取到的数据进行分析后输入到数据库，对异常的工作情况发出报警信号，根据工作需要把生产数据形成报表。油田监控系统可以实现对回水罐液位进行控制，及时地注水来保证液位处于合理高度。对污水罐液位进行控制，避免出现罐体被抽空现象。通过监测三相分离器中原油、液位和气体的液位和压力，采用PID控制方式来进行控制。注水泵电机采用变频调速技术，实现对注水量的精确控制。电动阀门可以减轻作业人员的劳动强度，采用远程控制方式实现对阀门的启停控制。

2 油田地面工程自动化系统设计

2.1 控制系统结构设计

油田地面工程自动化系统设计和建设，需要把联合站作为监测控制中心，把油水井、阀组间和联合站等生产单位作为控制节点，建立起油田生产SCADA监测控制系统。油气生产单元利用PLC和远程控制终端等进行数据采集和控制，利用无线技术或者通信电缆来传送油气生产数据，联合站中的监测控制中心对生产数据进行处理和分析。抽油机井运行状态数据生成的示功图、油井运行压力和温度等数据传输，采用了近程无线数据通讯技术，避免通讯线缆的敷设对农田和草原的破坏。油水井生产数据和联合站监控中心，利用McWill无线技术实现通信，该技术可以实现IP移动宽带接入，为用户提供大容量无线宽带业务，为油水井生产数据采集和视频监测提供足够的带宽，可以更好地解决油田偏远区域的数据传输和通信问题。

2.2 监测控制中心

联合站作为油田生产区域的监测控制中心，根据油气田地面工程数字化建设的相关规定内容，需要联合站自动系统可以实现对辖区油水井、集输管道等生产数据进行采集和处理，对生产工艺流程进行动态演示，对生产异常情况进行报警，把生产数据可以转换成报表。对油气生产数据信息进行存储和管理，建立起生产趋势图。采用PID控制方式，提高被控对象的动作精度。可以实现对油气生产设备的批量控制，也可以在紧急条件下立即停车。对油水井流量进行准确地计量和管理，对油田站场生产情况进行视频监测，可燃气体浓度超过标准值会及时发出报警信号。数据通信端口可以实现与监控系统和控制设备的数据交互，为监控中心提供生产数据信息，并接受控制指令。

2.3 监控软件和数据库

油田生产自动化控制系统，需要结合油田生产工艺需求，开发出应用软件和数据库，采用组态软件开发出满足监控功能的人机界面，可以更为直观的显示出油田生产的工艺流程，采用SQL数据库技术对油田生产数据进行存储和分析，开发示功图软件，并同步显示油井生产电流和功率等数据信息，对原油产量进行计量和存储。

3 结束语

油田地面工程建设中自动化技术的应用，可以对生产工艺流程进行优化，减少对土地资源的占用，对油田生产工艺流程进行监控，可以实时掌握油田生产情况，进一步提高了油田管理水平。