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原油從地下出來經(jīng)井口到計(jì)量站，在計(jì)量站經(jīng)過分別計(jì)量得出單井產(chǎn)量(油、氣、水)后，與來自其它油井的原油混合輸?shù)铰?lián)合站。聯(lián)合站內(nèi)，原油先經(jīng)過脫水轉(zhuǎn)油、電脫水、原油穩(wěn)定、到外輸站，脫水是產(chǎn)生的天然氣經(jīng)過輕短處理送往化工廠作為化肥等的原料，原油中脫出的水經(jīng)過污水處理消除污染物后，到注水站再將水注回地下，以增加地下的壓力，便于增加產(chǎn)量。
　　油田的監(jiān)控系統(tǒng)首先要保證聯(lián)合站內(nèi)的各個(gè)工藝裝置工作正常，另外還要設(shè)法保持工況的相對(duì)穩(wěn)定，增加脫水轉(zhuǎn)油的效率。如果脫油不徹底，不僅采來的油得不到利用產(chǎn)生浪費(fèi)，而且會(huì)加重后面污水處理的負(fù)擔(dān)。另外外輸站的計(jì)量(流量與含水率)也因直接與采油廠的效益相關(guān)，所以也很重要。目前，大多采用人工定時(shí)采樣測(cè)含水，容易造成漏洞，引致外輸?shù)膶?shí)際油質(zhì)與測(cè)量值不同，引起損失和糾紛。
　　計(jì)量站負(fù)責(zé)單井產(chǎn)量計(jì)量，主體設(shè)備是二相計(jì)量分離器和閥組，控制任務(wù)主要是控制三相計(jì)量分離器的操作，采集每口井的油、氣、水的產(chǎn)量，并將測(cè)量結(jié)果和井號(hào)上傳給聯(lián)合站，亦即根據(jù)計(jì)量制度，確定每口井的計(jì)量時(shí)間，并按時(shí)切換到其他井去。每個(gè)計(jì)量站周圍的井口數(shù)量約為10個(gè)左右，井口問距和井口到計(jì)量站的距離通常為幾公里不等。每個(gè)油田根據(jù)規(guī)模不等，可有一二個(gè)到數(shù)十個(gè)不等。計(jì)量站之間的問距為幾公里到幾十公里。
　　常規(guī)的油田監(jiān)控大多用SCADA和DCS來完成，由于通信系統(tǒng)的專門性太強(qiáng)，往往造價(jià)昂貴，新疆塔中的一個(gè)油田(年產(chǎn)量200萬噸)的監(jiān)控系統(tǒng)由美國(guó)某DCS制造商承包，系統(tǒng)造價(jià)近千萬美元。
一、系統(tǒng)方案：
　　1、系統(tǒng)組成：
　　由TCS組成的油田監(jiān)控系統(tǒng)大體可分為兩部分：即聯(lián)合站內(nèi)部分和站外的井口和計(jì)量站部分，中央控制室同時(shí)對(duì)這兩部分進(jìn)行監(jiān)控。站內(nèi)主要是過程控制，按工藝裝置分為幾個(gè)控制站(FCS)。站外在每個(gè)計(jì)量站設(shè)立一個(gè)遠(yuǎn)程控制單元(RTU)，計(jì)量站內(nèi)的計(jì)量、分離器的控制、倒井、數(shù)據(jù)上傳以及遠(yuǎn)傳報(bào)警等。井口設(shè)前端智能單元，負(fù)責(zé)測(cè)量油壓、套壓、油溫、并有超壓報(bào)警和泄壓等功能。由于距離較遠(yuǎn)，價(jià)值通信線路敷設(shè)難度較大，計(jì)量站到井口，以及計(jì)量站和中央控制室的通信通過無線方式進(jìn)行。
　　站內(nèi)各控制站和到主控室的通信是以太網(wǎng)方式。采用雙絞線介質(zhì)。
　　IOS為操作站，用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行監(jiān)控，并可將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)上傳，或按照給定的模型進(jìn)行運(yùn)算，并將指令和數(shù)據(jù)下裝至現(xiàn)場(chǎng)控制站FCS。WS為工程師站，用于監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)情況及模型的系統(tǒng)包含4個(gè)IOS站和2個(gè)WS站。與計(jì)量站等站外部分的通信和控制在一個(gè)WS工作站上進(jìn)行。
　　現(xiàn)場(chǎng)控制站FCS有6個(gè)，分別是計(jì)量站(1305點(diǎn))、脫水站(448點(diǎn))、注水站(290點(diǎn))、污水處理站(340點(diǎn))、原油穩(wěn)定站(288點(diǎn))、外輸計(jì)量站(105點(diǎn))和輕短站(456點(diǎn))。整個(gè)系統(tǒng)共有UO點(diǎn)近3300點(diǎn)。
　2、系統(tǒng)的分步實(shí)施：
　　由于軟硬件完美無間的結(jié)合使得整個(gè)油田的站內(nèi)和站外可以形成一個(gè)"無縫"的、集成的和易于擴(kuò)展的系統(tǒng)。根據(jù)工藝的要求，并為了緩解油田的財(cái)政壓力，一個(gè)分階段實(shí)施的方案是最合適的。
　　第一階段，先實(shí)施了聯(lián)合站內(nèi)部分裝置的監(jiān)控。先上馬了脫水轉(zhuǎn)油、電脫水、污水處理和注水四套裝置的FCS，同時(shí)將計(jì)量站的FCS也安裝就位。
　　第二階段，大約在一年后，增加了原油穩(wěn)定、輕經(jīng)處理、外輸計(jì)量等三套裝置。站外，將各個(gè)計(jì)量站的計(jì)量數(shù)據(jù)和計(jì)量控制及倒閥操作就位。
　　第三階段，將所有井口(包括油井、注水井)前端安裝井口的前端單元，將井口數(shù)據(jù)上傳。這一步大約在第二階段實(shí)施半年后開始動(dòng)工。兩年后，在原計(jì)劃之外，還增加了水源區(qū)生活用水井口和泵站的監(jiān)控。
　　3、計(jì)量站就地控制：
　　計(jì)量站控制系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)取決于井口狀況、分離控制、倒閥、數(shù)據(jù)上傳和管線的就地控制。本監(jiān)控系統(tǒng)的基本部件是一套分散的智能前端單元?？捎脕磉M(jìn)行數(shù)據(jù)采集、順控、PID回路控制、事件處理以及其它許多智能控制單元。這對(duì)計(jì)量站和井口的情形特別適合。安裝在井口的小機(jī)箱中，該就地控制系統(tǒng)可以提供所有的安全控制功能。每組I/O通過標(biāo)準(zhǔn)的通訊總線(RS485或光纖，現(xiàn)在還有以太網(wǎng))通過無線電傳到中控室的計(jì)量站FCS的控制器上?？刂破髦С止I(yè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)包括以太網(wǎng)及其他許多控制功能。每個(gè)控制器可以控制4000個(gè)I/O點(diǎn)。4、聯(lián)合站內(nèi)各裝置的協(xié)調(diào)控制：
　　采油廠的聯(lián)合站內(nèi)各套裝置的運(yùn)作必須根據(jù)每天的產(chǎn)量變化進(jìn)行調(diào)整。這就需要對(duì)各部分控制功能如泵組、閥組、加藥、過濾器等部分的控制參數(shù)進(jìn)行協(xié)調(diào)。為完成此功能，仍選用G4LC32控制器。通過采用工業(yè)RTHERNET網(wǎng)將多個(gè)控制器聯(lián)接起來。操作站與控制器的通訊也是由控制器完成。位于聯(lián)合站中央控制室的總監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸也是如此。
　　操作站提供了個(gè)裝置級(jí)的協(xié)調(diào)控制和中央控制室以及站外各計(jì)量站的人機(jī)界面。這是一套分布式的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(SCADA)，可用圖形方式顯示各個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)。操作員還可以從PC機(jī)上觀察到整個(gè)采油廠的狀況。有總貌圖、單井狀況圖、計(jì)量站站圖其它設(shè)備組圖。顯示數(shù)據(jù)包括流量、水位、壓力和能耗的實(shí)時(shí)過程值。另外還包括報(bào)警、變量計(jì)算(如產(chǎn)量量計(jì)算和累計(jì)外輸時(shí)間等)、報(bào)表和實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)。
　　在協(xié)調(diào)控制下，各個(gè)裝置的數(shù)據(jù)經(jīng)合并后可得出該采油廠狀況的連續(xù)報(bào)告。操作員可以介入當(dāng)?shù)乜刂七^程并啟動(dòng)手動(dòng)控制——如關(guān)閥、開泵、開電機(jī)等等。
　　總貌圖和相關(guān)的詳細(xì)流程圖提供了管網(wǎng)和采油廠的在線數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)以及測(cè)量數(shù)據(jù)檔案，操作員從中可了解有關(guān)情況。操作員還可以觀察到各裝置級(jí)的監(jiān)控操作。中央控制系統(tǒng)還可以產(chǎn)生系統(tǒng)報(bào)警的報(bào)表、倒班記錄和日常操作記錄。
　　單井的泵和閥門也可在中央控制室進(jìn)行操作。當(dāng)設(shè)備需要調(diào)整時(shí)，這就免去了每次都要派一個(gè)小組下到井口去的費(fèi)用。
二、結(jié)語：
　　本系統(tǒng)安裝之前，某沙漠油田的采油廠僅有的自動(dòng)控制功能是散布在各裝置內(nèi)各不相連的一些回路調(diào)節(jié)器，現(xiàn)在該采油廠的100多口油井和聯(lián)合站內(nèi)的油氣處理及集輸系統(tǒng)的控制是由一套多級(jí)分層結(jié)構(gòu)的、現(xiàn)代化的、精致的監(jiān)控系統(tǒng)完成控制功能并輔之以一套監(jiān)控到井口的、無線電的全天候四遙系統(tǒng)。由于采用了標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，使得系統(tǒng)很容易擴(kuò)展以便滿足不斷增加的需要。事實(shí)上，本油田的實(shí)施就是逐步完成的，先將條件己具備的裝置和緊迫性較強(qiáng)的部分完成，再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝裝置的情況，一步一步進(jìn)行。這樣，油田不僅預(yù)算得到了緩解，而且，也可以一步一步看到系統(tǒng)實(shí)施后的效果。
　　各個(gè)裝置現(xiàn)在運(yùn)行非常穩(wěn)定，原來有時(shí)波動(dòng)很大的參數(shù)如脫水時(shí)的加藥量，現(xiàn)在波動(dòng)很小。系統(tǒng)工作的穩(wěn)定代表脫水質(zhì)量的穩(wěn)定。
　　計(jì)量站的工作也大大減少人工的干預(yù)。原來，每次單井計(jì)量后的倒井是必須要人到場(chǎng)的。單井計(jì)量數(shù)據(jù)采用抄表的方式送到采油廠廠部?，F(xiàn)在，計(jì)量制度可以從中控室下載到計(jì)量站的RTU，RTU根據(jù)計(jì)量制度自動(dòng)調(diào)整每口井的計(jì)量時(shí)間，并自動(dòng)進(jìn)行倒井、倒閥等功能。計(jì)量數(shù)據(jù)隨時(shí)上傳到中央控制室。中控室還可以通過這套站外的無線監(jiān)控系統(tǒng)看到每口單井的油壓、油溫、套壓等，大大減少了巡井的工作量。
　　有時(shí)，采用本系統(tǒng)還有額外的收獲，原來，外輸站的計(jì)量(尤其是含水)是每小時(shí)一次，由于各個(gè)采油廠和外輸后來劃分不同的部門，外輸發(fā)現(xiàn)，每當(dāng)計(jì)量時(shí)，含水很低，但不計(jì)量時(shí)，油中含水較高，這樣外輸部分的進(jìn)油和出油量不等：由于沒有數(shù)據(jù)支持，一直在扯皮。本系統(tǒng)安裝后，由于是連續(xù)采樣，并且數(shù)據(jù)同時(shí)送到外輸和中控室，避免了此類現(xiàn)象的發(fā)生。
　　該系統(tǒng)投運(yùn)后不久，油田又將二十公里之外的二十余口生活用水的水源井也納入本系統(tǒng)，擴(kuò)充的工作很簡(jiǎn)單，只是增加了水源地的井口處的前端智能單元，在中央控制室增加一個(gè)FCS專門處理水源區(qū)來的通訊和數(shù)據(jù)即可。由于水源井因己安裝電話線，所以，通信是采用MODEM通過電話專線將數(shù)據(jù)上傳和下傳的。
　　最近，該采油廠正和上級(jí)部門洽談通過INTERNET網(wǎng)將本系統(tǒng)上傳到250公里之外的總部(開發(fā)公司)的控制室中去。