油田生产自动化技术的应用

陈晓芳 蔡小庆 宋晓华 王凌燕 京理工学院

油田生产自动化技术的应用

陈晓芳 蔡小庆 宋晓华 王凌燕 京理工学院

自动化石油钻机采用的是集机、电、仪、计一体的设计，集智能化、信息化、自动化为一体，可保证其在恶劣的天气环境和地质条件下都具有较好的适应性和完善的工作性能。油田生产中的自动化技术主要由模拟式自动化控制与数字式自动化控制系统两部分组成。面对有关油田生产自动化技术应用存在的问题，石油企业应根据企业自身的问题制定相应的自动化技术应用策略，从而更好地学习和掌握自动化技术的应用方法，提高油田生产的开采率，充分地利用石油资源。

自动化技术；油田生产；集成；生产率；策略

传统的注水开发技术采收率在25%～35%之间，这使得很多原油依旧滞留在储藏层里无法被开采出来，也造成了石油资源的浪费。随着石油生产技术的不断进步，原始模式的开采技术逐步被淘汰，油田生产自动化技术的应用为石油行业的发展带来更广阔的发展空间.

1 信息技术的应用

1.1 油田生产网络化应用

油田的勘测、开采、生产过程中会产生大量的数据，为了保证数据传递的有效性，需要进行数据包的封装，一般一个字节包含的数据流量为8 bit，所以在封装过程中要把大的数据流量包压缩成2 bit，以缩小所占用空间。复用技术能减少码字传输的间隙，提高数据处理的效率。在对监测数据进行处理过程中，传输信道的带宽为100 G，完成数据的存储占用的空间为60 G。在复用技术压缩信道编码的过程中，使信道剩余空间增加到75 G，有足够的能力进行后期的数据处理，从而在实际操作时整合资源优势，更好地利用设备系统进行生产，促进石油开采率的进一步提高。利用网络技术还可以实施对油井的监控，借助视频和音频技术可以对设置在偏远地区的油田控制室进行全天候的远程监控。

1.2 计算机技术

计算机技术在油田生产中主要起到高速的运算处理和对远端的控制作用。随着高科技技术的不断发展，计算机的处理运算速度已经达到了每秒几十万次，在编制二进制代码时，使数/模和模/数之间能够相互转化。将计算机技术应用到油田生产中，可以使得很多偏远地区的油田数据通过无线传输到达计算机终端。监控访问把控制区域内的图像和运行参数反馈到计算机终端设备上，而图像的集成处理则把2 715 648个图像结构的帧组合成一个超高帧，然后每26个复帧在0.13 s的持续时间上进行传输。图像包括对色元饱和度和感应度的传输，饱和度一般根据图像的分辨率而定，分辨率基本为1 024×628。对偏远地区的油田企业控制室的监控，可以降低油田企业生产的成本，提高油田的生产效率。

2 自动化技术的应用

2.1 设备的自动化

利用传统技术进行石油开采需要耗费大量的人力，随着自动化技术的应用，油田生产中的设备和流程等皆实现了智能化和自动化。自动化石油钻机采用的是集机、电、仪、计一体的设计，集智能化、信息化、自动化为一体的钻机，保证了其在恶劣的天气环境和地质条件下都具有较好的适应性和完善的工作性能。这种新型的石油钻机在集成了自动化的功能下，可以充分调动钻机的工作能力，如图1所示。我国自发研制的石油钻机也在向智能化和自动化靠拢，届时我国油田产业将能够实现自给自足，这对我国油田的生产工作来说更是一大福音。

图1 石油钻机的集成自动化

2.2 自动化技术的应用

油田生产中自动化技术主要由模拟式自动化控制与数字式自动化控制系统两部分组成。其中模拟式自动化控制系统是将模拟控制装置作为基础，对石油开采中三相分离、缓冲罐液位等工艺技术进行控制，从而使企业生产效率有所提升；而数字式自动化控制系统则是由直接数字系统、可编程控制器、检测监控与数据采集系统等组成。在石油开采中，可编程控制器可以对污水处理、排放和泵的变频调速进行有效控制，对降低石油生产带来的环境污染问题有着十分重要的作用，这就避免了先发展后治理的问题的发生。监测监控和数据采集系统可以对运行设备进行监控从而达到控制的目的，也可以在油田勘测时进行数据采集，对控制设备和突发事况时警报系统进行控制。

3 应用中存在的问题及策略

3.1 油田生产自动化应用存在的问题

（1）恶劣环境对油田生产自动化的影响。从目前自动化技术的应用状况来看，自动化技术的系统功能一直在不断强大，但是很多的钻机及开采生产设备在面对恶劣的自然环境和地质条件时不能得到充分的运用，加之油田的分布又较为分散，这就导致很多通讯网络系统在地理上的分布较为广泛，而地磁和自然天气等原因也很容易造成油田生产设备的损坏。

（2）油田生产人才素质偏低。高科技的发展必定需要能掌握高科技的人才，但是现有的石油工人尤其是老一代的石油工人在油田生产自动化技术的应用上认识不够，重视程度不高，而且技术创新的能力也较差，这造成了油田生产人才的素质普遍较低。

（3）缺乏足够科研资金。新的技术研发需要大量的资金，从目前我国油田生产的经济效益来看，供应新技术研发的资金必定不会充足。因为资金不足的问题，油井上的一些老旧设备不能被及时替换下来，直接限制了油田生产自动化技术的应用，进而降低了石油生产的开采效率。

（4）基层人员学习积极性较低。油田生产中的基层人员在学习和掌握自动化技术时，很多人都不够重视，这样导致了基层人员学习自动化技术的积极性降低，对自动化技术掌握的能力无法得到提高，不能很好地应用自动化设备。

3.2 应对策略

面对有关油田生产自动化技术应用存在的问题，石油企业应该根据企业自身的问题制定相应的自动化技术应用策略，例如加大对石油产业中基层人员的培训，促使基层人员对自动化技术引起足够的重视，从而更好地学习和掌握自动化技术的应用方法，提高油田生产的开采率，充分地利用我国的石油资源。石油产业是我国经济的支柱型产业，因此政府应提高对石油企业的生产工作的重视程度，要加大自动化技术应用人才的培养力度，为石油企业提供专业的配套型人才，这样才能促进油田生产中自动化技术的应用规模。

（栏目主持关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.2.046