移动式油井计量站系统的研制

王磊

（大庆油田有限责任公司第十采油厂规划设计研究所，黑龙江 大庆 163000）

现代工业领域广泛应用自动化技术手段，工业部门高度重视自动化改造和优化传统生产流程、工作方式，不断提升工业化生产效率和质量。油田是重要的石油生产基地，完成自动化改造是必然发展趋势。开发石油作业进行中，通过实时掌握油井的三相参数，即油、气、水方面，切实把握油井状态，支持油井进一步开发。积极引进自动式油井计量站系统，能够良好构建出安全、精准、实时、网络化、智能化的全生产监控平台，从而支持油气田生产活动的顺利实施。

1 移动式油井计量站系统的重要性

当前，较多油田开采作业中还是用半自动计量方式、人工方式完成油、气、水三相参数的计量工作，不仅计量次数较少，间歇性大，还会消耗较大劳动强度，持续时间较短，且所获取的参数数据准确性不够高，导致数据不具备代表性。现代自动化技术的不断更新和进步，给油田开采工作提供了良好前提条件。计量站作为油田的重要组成部分，承担起液、油、气方面的计量任务，给油田地质部门提供准确可靠的油井工程资料。

相较于传统计量方式的应用，计量站控制系统可以有效应对高含水油井、间歇出油井方面的计量工作，还能够准确计算出混串井、低含气井的产量。使用车载式油井计量站系统，具备较强的流动性，能够重复利用这一计量站，操作简便。可编程控制器（PLC）积极应用在油井计量站系统中，可以全自动实施油、气、水计量监测工作，还能够良好引进TCP/IP技术手段、4G网络技术，从而保持着双向通信功能，完成服务器PC和控制终端PLC之间的有效联系。在PC机基础上，用户可以采用浏览器访问好油井计量站系统的网站，采用远程化方式管控好终端系统计量装置。

2 移动式油井计量站系统内在运行原理

移动式油井计量站系统良好适应了当前计量工作的开展需求，可以有效支持计量活动的顺利实施。该系统运行中目的在于检测油中含水计量，完成气液高效分离。移动式油井计量站系统具体应用过程中，首先，通过各个油井管线，开展采油作业，在汇集好后进入总进管中；其次，在一级分离器的作用下，总进管石油可以获取到气、液两相，经过分离处理好的液相将会参与二级分离器中，通过二级分离手段的有效应用，气、液两相也会被获得；再者，全面集合、合并好由分离获取到的气相和液相，在控制系统支持下，发挥液体流量计、气体流量计的作用，开展综合计量工作，完成总出管线的汇集工作；最后，重新输送气相、液相，将其运输到输送管线中，完成整个测量工作。各项流程进行中，计量工作基本可以达到无损状态。在分离油气后，气体流量计、质量流量计能够有效实施计量活动，推进气、油、水的密度测试工作稳步实施，从而结合测试得到的密度数据、体积流量数据，可以获取油井含水量、产量情况，完成计量产油单量的工作。

3 移动式油井计量站系统的研制工作

油井计量工作进行中，移动式油井计量站系统发挥着积极作用，能够得到宽泛的操作范围，精确的测量结果，且操作环节较为简便，要想不断提升该计量站系统的应用效果，需要注重科学开展研发和设计工作。

3.1 组成部分

在移动式油井计量站系统设计过程中，主要包含以下几个部分：（1）计量传感器。其中有质量变送器、压力变送器、温度变送器以及气体流量计等。（2）PLC采集终端。HMI液晶屏、DVP-ES2型PLC控制器是主要组成部分，可以完成采集数据、处理数据以及显示数据的工作。（3）4G网络。这是指网络系统，包含4G上网卡和4G网络模块，网络通信功能快速显著。（4）PC机服务器。组成部分主要包含打印设备、可用网络、以PC机为基础的C#软件，可以采集数据、查询数据，还支持打印系统。

3.2 PLC采集终端

PLC控制系统在移动式油井计量站系统中占据重要地位，针对进出口压力、进出口温度、瞬时和累计分离液相流量、瞬时和累计分离气相流量、计量装置可燃气体浓度检测、环境温度、报警输出以及旁通管线紧急打开电动阀开关状态等数据进行采集和分析。同时，还要能够面向多种运行参数进行总结，包含日产液量、日产油量、流量、求产时间、求产日期、含水率、设备运行压力等方面。在处理各项控制参数的过程中，都能够使用远程方式，推进修改活动顺利实施，但其中需要保证连续性处理好MODBUS地址。整个PLC控制系统显现出报警功能和联锁控制功能，集中体现在：

（1）PLC控制系统高度重视环境温度，针对温度的上限和下限，为保证联锁效果，需要使用仪表电伴热和启停计量装置管线；

（2）超高限远程声光报警手段是远远小于进口压力的，通过本地处理或者远程管控方式，可以修改好实际报警值，使其更好地适应实际运行需求，满足报警的要求。而对于报警活动，需要在完成现场确认后及时取消。

（3）联锁控制活动进行中，需要拥有自动切换功能、手动切换功能，包含本地和远程两个方面。

PLC控制系统运行中，首先，经由质量变送器、压力变送器、温度变送器以及气体流量计等传感器收集到各项信息和数据；其次，传输到PLC控制器中，在此基础上，给4G模块、人机HMI发送相应的信号，支持后续测量活动的顺利实施，同时，还能够按照既定标准，支持蜂鸣器、报警灯的工作。整个PLC采集终端应用中的功能情况如下图1所示。

图1 PLC采集终端的功能图

3.3 4G网络和服务器

4G下载速度显著，可以满足用户在无线服务方面的基本要求，如在DSL和有线电视调制解调器没有做好全面覆盖的区域实施部署活动，在此基础上，推进整个地区扩展活动的有效实施。4G应用效果良好，将其应用在移动式油井计量站系统之中，确保4G模块能够覆盖在每个PLC采集终端中，远程传输好数据，同时，完成远程控制参数的目标。监控服务器在整个系统运行环节中发挥着积极优势，可以开展整体性协调规划工作，支持远程服务活动的顺利实施。对于服务器的运行功能结构来说，其和下位PLC构建起通信连接，发挥多线程技术的优势和作用，在单独线程通道中，连接好各个油井，将其写入操作中，并完成数据库存储工作。

4 结语

移动式油田计量站控制系统设计中，充分结合自动化技术和油田生产过程，传统工作人员抄表和专人巡检的方式，转变为数据采集和分析处理的自动化方式，面向生产全过程，构建起安全性、实时性、精准性、网络化以及智能化的综合监控平台。在这一监控平台上，工作人员工作量减少，还能够缩减人员配置，合理降低生产成本，相应地，提升油气田的生产效益。发挥移动式油井计量站系统的应用优势，能够支持油田开采作业取得良好成效，实际设计和研发过程中，要注重掌控计量站系统组成部分，把握好PLC采集终端和4G网络与服务器的设计环节。