马北试采作业区自动化数字化升级方案研究

2021-06-24华震

中国管理信息化 2021年9期

华震

（青海油田采气二厂，青海海西 816400）

0 引言

马北试采作业区场站始建于2006 年，建设之初设计功能较为简单，只具备原油脱水处理工艺。经过2012 年、2013 年、2015 年这几次大的场站新建及老站改扩建工程，现在已经完成了三小站一大站的整体布局，各场站管理所辖油气水井。目前是一个集原油处理、天然气集输脱水脱烃、轻烃稳定、天然气增压、注水等为一体的综合油气田单位［1］。

场站在设计之初自动化覆盖程度不高，建设标准不足，加之后期维护力量缺乏，导致在役自动化设备也未能完全发挥自控作用［2－3］。为了响应集团公司全面启动“油气田数字化建设”的号召，补足我们与长庆油田、新疆油田、塔里木油田等数字化自动化油田模范单位的差距，降低劳动强度，提高安全环保等级，提高工艺系统的稳定性和运行效率，马北试采作业区的自动化数字化升级改造势在必行［4－5］。就其建设方案做如下研究。

1 升级方案概述

按照“关键数据自动采集，关键过程连锁控制，关键节点紧急切断，关键分析自动生成，关键人员行为可控”的思路，实现原油处理、天然气增压、天然气处理、原油轻烃外运等工艺集中监控，动态调节，提前预警，保障生产安全高效运行［6］。

经过自动化数字化升级改造后，在作业区内应实现：小站无人值守，大站区域控制，工艺精细调整，设备管理受控，监控分级管理，视频动态捕捉，人员行为规范，按需巡检，达到行业自动化数字化第一梯队水平［7］。

2 升级方案研究

2.1 生产数据采集

生产数据的采集分别包括油井、气井、联合站、马八油气集输站、马八集气站、马西集气站等。

在油井中，井口增加套压变送器，增加油压变送器，增加生产温度传感器。抽油机增加游梁平衡检测，电机电流检测，示功图在线生成并传输。数据集成在现有井场控制柜中统一传输至所属场站。

在气井中，井口增加套压变送器，增加油压变送器，增加生产温度传感器。注水井增加注水压力变送器，增加远传注水流量计，实现油气水井主要生产数据的采集监控。

在联合站中，增加机泵出口压力变送器，增加隔油池卸油罐液位远传，增加水泵油泵外输流量计，增加加热炉燃料气流量计，增加原油储罐在线含水分析仪，增加消防管网压力监测点。与现有监测点配合，实现联合站生产数据，消防数据采集。

在马八油气集输站中，增加节流后温度传感器，增加混液罐液位远传。与现有监测点配合，实现马八油气集输站生产数据采集。

在马八集气站中，增加节流后温度传感器。与现有监测点配合，实现马八油气集输站生产数据采集。

在马西集气站中，增加节流后温度传感器。与现有监测点配合，实现马八油气集输站生产数据采集。

2.2 生产数据传输

生产数据传输分为场外数据传输和单井数据传输。

场站数据：马八油气集输站、马八集气站、马西集气站实现无人值守，数据传输至马北联合站，将马北联合站作为马北试采作业区的区域控制中心，对数据实施统一管理调度。站点之间数据采用有线传输，确保数据可靠、稳定、无延迟。

单井数据：单井数据采用有线、无线配合形式，将数据传输至所属场站，汇总后传输至区域控制中心，确保数据准确可靠。

2.3 生产数据监控

生产数据统一在联合站新建区域控制中心监控。设置专职监控班监控岗，人员培训上岗，需熟悉所有场站流程。现有监控页面，流程布局图全部更新，按照现场实际流程设置。监控画面要实现数据易读，背景对比度高，流程清晰，操作逻辑简单，账户分级管理。

2.4 紧急切断系统

在油井中，单井井口新增电液联动紧急切断阀，可实现远程关闭及紧急切断功能。抽油机与紧急切断阀连锁，可实现紧急停机。

在气井中，单井井口新增电液联动紧急切断阀，可实现远程关闭及紧急切断功能。

在场站中，新增紧急切断气动阀，可实现远程关闭及紧急切断功能（见表1）。

表1 场站实现紧急切断增加的气动阀情况

2.5 自动控制

在单井自动控制中，应配合数据采集分析，若发现异常，人员按需巡检，统一听从调度指挥。在场站自动控制中，新增电动控制阀，实现远程控制。与场站原油自控设备配合，实现场站关键工艺流程、设备全自动（详见表2）。

表2 场站需增加电动阀及实现自控机泵

2.6 视频监控系统

2.6.1 生产视频监控

在油井中，每个井场增加1 台监控设备，具备动态捕捉检测功能，能够及时捕捉到进场油气泄漏，人员入侵，烟火报警，能够局部高清放大，实现电子巡检。

在气井中，每个井场增加1 台监控设备。具备动态捕捉检测功能，能够及时捕捉到进场油气泄漏，人员入侵，烟火报警。能够局部高清放大，实现电子巡检。

在场站中，增加动设备监控设备，具备动态捕捉检测功能，能够及时捕捉到进场油气泄漏，人员入侵，烟火报警。能够局部高清放大，实现电子巡检。配合现有视频监控点，实现生产场景全覆盖。

2.6.2 安防视频监控

场站围墙边界处设置安防监控设备，单井安防监控功能集成在生产监控设备中，具备人员行为检测，人员入侵检测的功能。安防视频与生产视频剥离，设置单独的安防监控视频室，有专人监控。

2.7 人员管理

在人脸识别、考勤统计管理中，设置统一的门禁及考勤制度，自动识别，电子生成考勤表格如是上传。工装劳保检测管理中，在实时视频监控平台检测工装劳保穿戴情况，并及时提出警报。在行为分析管理中，实时检测员工工作行为，对一些异常不良行为进行监测与报警，对一些求救行为及时进行报警。

2.8 智能巡检

对智能设备（压变、温变等）和非智能设备（控制箱、监控立杆等）统一安装条形码标签，通过手持管理终端扫描标签，从平台数据库中读取到该设备的基础信息，查看安装时间、维护次数、最近保养时间等相关维护信息，并且可以通过手持终端对设备维护信息进行更新，上传至服务器，实现对所有设备进行设备生命周期的管理和维护智能巡检。

2.9 区域控制中心系统构架

区域控制中心应包括生产数据采集分析、视频监控、设备管理、人员管理、自动化办公、智能巡检等功能。

在生产数据采集分析中，将各单井及站点数据统一传输至区域控制中心监控分析控制。生成电子报表，并且能够抽取任意班次，班组生产数据进行对比分析，优化生产工艺，提高原油天然气产品质量。在视频监控中，将生产视频及安防视频进行分开监控，一旦发生异常可以在主屏显示报警画面，在流程图上及地图上显示报警位置。在设备管理的系统中集成设备管理报表，包括设备巡检记录、保养记录、耗能记录、检维修记录等，并且能够抽取任意班次，班组生产数据进行对比分析，优化设备管理。在人员管理时，应将人员行为分析集成在视频监控平台中，及时发现人的不安全行为。在智能巡检中，进行打卡巡检，信息集成，将巡检信息全部上传至报表系统中。在无纸化办公中，将生产数据、报警记录、设备记录、巡检记录、操作记录、人员考勤等电子报表分功能逐一生成并上传至存储服务器进行保存。