电气自动化技术在油田生产中的应用

重庆水利电力职业技术学院

电气自动化技术在油田生产中的应用

徐健重庆水利电力职业技术学院

电气自动化技术的应用主要集中在对设备和工艺的监控方面，依靠计算机技术、控制理论、电气设备、网络技术进行监控和操作，主要包括现场总线监控、集中监控、远程监控。把现场总线中的智能仪表等仪器设备与DSC连接，完善自动化的控制功能，通过软件和硬件操作带动电气自动化技术的应用。现场总线通过DSC/PLC网络集成，或DSC和PLC相互结合实现远程控制、诊断故障、维修等自动化应用操作，完成油田生产现场的可控制化运转。根据现有油田生产电气自动化技术应用现状，实现统一的电气自动化应用系统平台，实现总线的监控是油田生产全面自动化的发展趋势。

电气；自动化；油田生产；应用

随着油田开采的深入和快速发展，许多老油田开发生产越来越困难，生产效率远远跟不上企业发展和社会的需求。油井分布广泛、交通不便、生产工具设备和工艺落后、管理成本过高的问题严重影响了油田企业的发展，这就迫切需要一套自动化监控、管理、操作的系统，来对油田整个生产设备、工艺流程、人员进行管理，对生产过程中油井载荷、液位、温度、压力、流量等数据进行自动化控制，以达到成本低、效率高的目的[1]。

电气自动化技术是当前发展迅速且应用成熟的核心技术，是集采油生产控制、监测与生产管理、地面地下于一体的综合信息控制系统。该系统充分利用计算机技术、现代控制理论、数据通信、电气设备控制等科技手段，在油田勘探开采、钻井、采油工艺、地面管理、油气集输等生产过程中进行自动化控制和操作，极大地提高了油田生产能力和经济效益。

1 电气自动化技术概述

1.1电气自动化技术应用原则

电气自动化技术是指通过电气设备控制生产工艺设备和流程进行自动化运转的技术，电气自动化技术应用应当简单、经济、方便、安全、可靠，应从生产成本、设备安装、工艺要求、结构复杂性、管理维护综合考虑[2]。

1.2电气自动化技术应用内容

电气自动化技术的应用主要集中在对设备和工艺的监控方面，依靠计算机技术、控制理论、电气设备、网络技术进行监控和操作，主要包括现场总线监控、集中监控、远程监控。

（1）现场总线监控。现场总线主要在油田变配电站、地面生产系统中进行应用，应用效果较好，自动化设备的功能相对独立、组态灵活，使整个系统可靠性高、易于控制。

（2）集中监控。集中监控利于油田生产的系统化管理，通过一个处理器全部集中控制油田生产的所有功能，方便监控和管理，但是会影响到自动化控制处理速度。

（3）远程监控。通过信号传输对生产设备进行远程监控，在中央控制室或调度室控制油田现场生产设备的状态，促使其能够自动化调节、运转、启停等。

2 技术优势

当前，电气自动化技术在油田生产中的应用已十分普遍，其应用编程及接通开口已基本形成标准化。针对油田生产现场地面工程管理、油气开采系统、集输系统、污水处理系统等，自动化技术已全面覆盖，其主要应用过程如图1所示。

图1 油田电气自动化技术的应用

电气自动化技术在油田生产中的应用主要是为了达到提高工作效率，减少工作量的目的，通过电气自动化技术的应用，油田生产管理实现了一系列优化，取得了应有的优势和作用，如表1所示。

表1 电气自动化技术在油田生产中的应用优势

3 在油田生产中的应用

3.1现场总线

油田企业现场总线是指通过计算机网络信息技术连接自动化控制系统和智能现场设备，将生产仪器仪表等设备和现场连接进行有机整合，是电气自动化应用的体现。现场总线对油田企业具有十分重要的作用，它通过多点通信、控制现场设备状态且具有开放性和互操作性，是现代油田企业电气自动化发展的趋势。

通过电气自动化技术将现场总线技术与DSC技术相结合，应用到油田控制系统当中，把现场总线中的智能仪表等仪器设备与DSC连接，完善自动化控制功能，通过软件和硬件操作带动电气自动化技术的应用。现场总线通过DSC/PLC网络集成，或DSC和PLC相互结合实现远程控制、诊断故障、维修等自动化应用操作，完成油田生产现场的可控制化运转。

3.2分布式控制

分布式控制是指对油田生产现场进行划分，将开采系统、集输系统、转运系统、污水处理系统等按照功能或工艺进行划分，对各个子系统连接单独的智能设备和自动化控制系统，使每个子系统单独完成数据采集、处理、分析和操作。通过各个单元的独立控制和独立自动化运行，实现整个生产系统的高效运转。

分布式控制可确保电气自动化应用具有良好的可控性，便于操作和维修保养，易于实现数字监控、人机交互等，也可以使微处理机器和控制器、测量设备、仪器仪表等结合使用，便于自动化操作。

3.3油田变配电系统

变配电站是油田生产现场得以正常运转的重要部门，运用电气自动化技术实现变配电的自动化控制是油田生产的重要技术手段，它是一个集成的控制系统，通过网络技术和通信技术的结合应用，实现对电网的自动控制，促使油田变配电网按照既定程序运行，保证油田电力系统的稳定。

电气自动化技术在油田变配电中的应用主要采取三种方式：一是柱上设备自动化技术，充分考虑分段器、重合器、故障检测器等元器件的协调，发现故障时能够及时自动隔离，自动恢复供电。二是通过遥控、遥感自动化控制，实现远程实时监控，人工远距离遥控、调节、通信，控制电网负荷和切换。三是通过FTU、通信网络、应用软件等辅助技术实现人工智能和油田电网自动化管理。

4 应用趋势

4.1实现统一的电气自动化应用系统平台

油田企业是我国经济发展和社会进步必不可少的重要支柱，大力推动油田企业发展，加强电气自动化的应用是发展趋势。未来油田企业必将加强电气自动化技术创新，对电气自动化技术控制采用统一的系统平台，把网络技术、信息技术、自动化技术相结合，研发具有油田企业生产管理实际特色和针对性功能的系统，对油田生产电气自动化应用系统实现“统一监控、分散管理”的控制模式，以更好的对油田企业生产整个流程进行控制，实现其自动化系统顺利运行。

4.2实现现场总线的监控

电气自动化技术作为一门新型技术和人机转换技术，要使其应用于油田生产当中，就需要对其结构进行通用化设计。对油田生产系统电气构成进行普遍性设计，确保企业管理系统、生产系统、现场监控、远程调控等系统之间信息顺畅传输，确保管理人员、操作人员能够在办公室全面掌握油田生产现场设备运转情况并进行设备操作，实现对生产现场设施各个方面的传输总线进行监控，确保电气自动化技术的可靠性。通过强化系统总线对各个分线进行监控，能够方便的对生产设备进行操控，不但提高生产效率，同时还降低了成本。

4.3实现油田生产全面自动化

通过开发油田电气自动化操控系统、运行软件和编码程序，使得不断创新的互联网技术和信息技术应用到自动化系统当中，油田生产现场系统运行步骤、故障判断、故障处理、参数设置和调解、操作切换等信息数据得到及时准确的传输，并实现机器设备自动操作，进一步降低油田生产人工作业量。通过软件应用和系统操作将电气自动化技术实现“横向到边、纵向到底”，全面覆盖整个油田生产系统。

[1]姜桂林．油田电气自动化监控系统存在的问题及发展趋势[J]．油气田地面工程，2013，32（11）：92-93.

[2]汤明伟．电气自动化在油田企业的应用[J]．硅谷，2012（21）：115．

（栏目主持关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.2.014