自动化系统对于油气田开发工程中的应用

陈尧

摘 要：随着油气田地面工程中系统科学技术的进步，油气田生产过程监控技术得到了卓越成果。尤其最近几年国内各个油气田相继建成了一批世界先进的油气自动化控制系统。通过分析当前油气田现状，总结石油和天然气领域的自动化技术，通过研究当前石油和天然气领域自动化建设，分析了石油和天然气领域的自动化建设中主要的应用，同时在石油和天然气领域自动化技术的发展中取得较大成果。

关键词：自动化系统;油气田;开发工程

1 油气田开发工程概述

在油气田勘探开发过程中，通过钻井施工、胶结、完井等手段获取油气井的开发要素，将油气抽离地表。在油气开发过程中，根据地层条件，选择最优的生产方式，提高油氣井的生产效率，以实现油气田开工程的效率。

为了满足低产井的需要，因此开发了许多新型测量方法和设备来测量产液量、含水率和产气量。生产过程控制系统PLC和SCADA系统的应用。

2 自动化系统在油气田开发中的应用

油气田自动化能够根据员工的电脑显示器，调整为石油和天然气的生产设备和管理。油气田自动化生产，对设备数据进行及时校正和归纳，最终集合于自动化中枢控制计算机系统进行最终整合，同时对石油和天然气等生产设备进行远程监控，对生产数据进行综合处理，自动化生产能够及时处理石油和天然气生产的实际问题，提高油气田工程的安全性。自动化成产必须采用高效的操作系统，目前国内60%以上的自动化系统选用SCADA系统，通过高效的数据采集软件对生产数据进行归纳使得油气田自动化得以实现。

3 SCADA系统在油气田开发中的应用

3.1 SCADA系统特征

首先，SCADA系统是一种高速数据采集软件。SCADA系统监测技术是一种先进的数据分析软件，该软件能够强行通过高速数据采集、统一管理的油田的各种数据，自动监控的目的，如：SCADA系统可以在井底压力实时监控领域，和收集的数据，完成钻孔应力分析技术人员，对未来基于技术分析来提高可靠性。研究表明，采用SCADA系统的安全性较传统油气田人工处理安全性高出80%。其次，SCADA系统能够有效地处理油田生产数据，如油气田容积、产量、地层结构等数据。由于SCADA系统工作过程中的操作可以快速处理各种数据分析，因此，该系统具有巨大的数据处理能力，并能处理的数据量多可以达到20多个，和数据的能力可以达到140000次/秒，同时该系统还可以快速收集到地区整体数据存储。因此，SCADA系统足以确保数据平稳运行。

除此之外，SCADA系统可以支持多种不同的通信模式，SCADA系统是核心通讯功能与之前的系统相比，该系统沟通能力更强，但也支持传统的交流方式，并且可以支持常用的通信功能自由开关，为技术人员提供一个稳定、高效的通信服务，改善生产部门之间的通信，提高通信质量。

3.2 SCADA系统的安全性

SCADA系统提供高度敏感的监控。SCADA系统是一个相对高度的自动化系统，系统可根据不同级别报警和报警流程，例如：SCADA系统将增加颜色和声音告警功能，使不同的颜色根据报警级别报警信号。让技术监控人员及时响应报警信号，解决生产中出现的各种问题，如油压过高或流量减少等。一组研究指出，国内东部地区沿海油气田局部采用SCADA系统进行安全监测，包括中国石油海洋工程有限公司等，一年内规避压力以及流量等问题共62次，较未采用该系统的油气田工程安全性更高。

3.3 SCADA与机械设备的关系

SCADA系统是一个基本的计算机技术来运行软件，该系统的特点是依赖于先进的通信技术进行数据收集和分析油井，石油的压力和油压、流量实时监控，以及各类设备的组成，例如：三相电动机在传感器等。同时，它还依靠高性能的电力传输来工作。例如SCADA系统采用高效的PLC/RTU传输方式工作。在SCADA系统通信方面，采集的数据通过外部访问进行处理。因为SCADA系统是一种灵活的、可高度自动化系统的操作，因此，这个软件可以实现无人值守的过程中应用的工作模式，工作可以做的实时监控，并在SCADA系统应用过程中主要依靠网络技术监控，并存储在不同的设备在那里工作是数据信息，你只需要通过SCADA系统的监控，及时处理不同的信息，相关指令由控制室下达，以提高油井的工作效率。

3.4 SCADA在油气田自动化过程中的实际应用

SCADA系统对于提高油气田产量以及安全检验具有重要意义，能够减少事故的发生率，达到实时监控的目的和油气田生产过程的管理。SCADA系统可以全面监控和管理所有石油和天然气井的分布在石油和天然气领域，避免手工检查的缺点从而避免严重的安全事故，确保石油和天然气领域的正常生产，并且增强生产的安全系数，并能够实时监控的石油和天然气领域的设备，实现生产、生产数据收集和运输控制中心，通过集中控制，提高石油和天然气的生产效率。相比之下，传统的人工管理，缺乏数据的集中处理与分析，效率远远不如自动化油气田。

3.5 SCADA应用过程中注意事项

首先，设备防雷问题需要极大重视。然而，设备在使用过程中，易出现一些问题，例如：设备容易受到闪电，闪电天气设备燃烧引起的，等等，因此，设备在使用的过程中必须做好防雷、建立有效的井防雷系统。其次，做好设备维护和防护工作。在SCADA系统的日常使用过程中，要做好机械维护，及时对不同出现问题的设备进行维护，建立一个24h维护工作站，在设备出现故障时，及时进行修理工作。通过系统对设备故障及时预警从而达到降低故障发生的可能。

4 PLC技术的发展趋势

4.1 油气田开发智能化

油气田自动化应用中可编程控制器PLC技术的开发与智能化油气田的开发技术必不可少，目前油气田开发工程普遍采用PLC技术与互联网相融合的发展方式。通过智能油气田建设，使得油田活动实现自动控制，不断优化油田管理，实现油田生产过程自动化、生产质量提升、员工与设备的协调和全面的信息共享。

4.2 互联网技术与油气田自动化开发

互联网技术在油气田自动化建设与开发中起到较大的推动作用，传统的智能解决方案，强调或数字和信息化建设，基本的层次结构分为两层：第一层是系统的基础，主要用于数字管道的建设，实现远程监控和操作。第二层为智能管理平台层，由工程建设平台形成的虚拟燃气管道模型驱动，读取系统基础信息，进行数据挖掘和利用。提供第三方接口，连接ERP等系统，实现多系统数据互联。智能管理平台一般是由网络/一般使用的软件开发人员开发的，缺少与实际过程紧密结合的智能属性，主要是完成信息的互联和处理与发布，因此从功能上来说信息平台应该被称为更合适。为了解决智能应用的痛点，使其真正实现，建议在基础系统与智能管理平台之间再增加一层“智能高级应用系统”。此系统应基于SCADA平台，通过视频和安全系统，通过专用软件、设备、智能控制、智能检测的应用和研究。同时，随着生产经营数据的积累，不断开展数据挖掘和应用研究，进一步实现智能预测和智能分析，为高水平的无人值守和智能化提供技术支持。

5 结语

在油气田站自动化建设的过程中，必须做到熟悉操作流程与安全规章制度，了解自动化设备的操作要求，在实践中创新，充分发挥自动化系统对无人作业的油气田的管理与生产。同时要认识到，空勤人员不仅可以局限于信息等技术手段。除此之外，在油气田的开发之中，应用自动化系统以及SCADA系统，提升油气田工程生产效率与质量，使得油气田勘探和开发的漏洞与问题不断减少与消除。随着油气田自动化进程的加快，油气田的生产质量以及无人值守油气田的进程得以提升。通过系统的改善以及人员的调整，为油气田自动化提供有利条件，最终实现生产自动化。

参考文献：

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