试论自动化控制系统在页岩油开采中的应用

靳 博，陈 宇，刘建忠

（新疆油田吉庆油田作业区，新疆 昌吉 831700）

0 引言

将自动化控制系统应用到油田开采工作中，更加有利于对生产过程进行安全管理，并且在很大程度上提升了生产效率。在油田集输系统中，要注意对油气资源的开发以及利用方式进行优化，这样才能为后续的石油炼化奠定基础。从当前我国已发现的油田分布情况来看，油田所涉及区域较为辽阔，想要对其进行统一的运行管理存在较大困难，在这样的行业背景之下，必须进一步加大对自动化控制系统的研发力度，这样才能使油田开采的经济效益得到保证，从而更好地促进我国石油行业健康稳定发展。

1 自动化控制系统及特点简述

对于当前我国所应用的油田生产自动化控制系统来说，监控系统是其最主要的组成部分之一，其是应用美国生产的ME 计算机监控系统，此系统具有灵敏性高以及可用性强的优势。通常情况下，会应用上机位与下机位的方式在施工现场开展控制工作，应用多级CPU 进行控制处理。系统的上机位与下机位往往在结构组成方面存在较大差异，上机位是由人工控机以及控制软件构成，而下机位主要是由控制器以及智能模块构成。将这一系统应用到页岩油开采中，可以使其自动化控制效果得到有效体现，保证页岩油开采的效率。对于油田自动化控制系统来说，其主要特点体现为集成度高、小巧灵活并且方便安装，同时这一系统还具有很高的智能化程度，将其应用到页岩油开采中时，可以将其分为两个重要组成部分，即生产现场监控设备和远程控制设备，这两个部分互相结合，可以实现对页岩油开采状态的实时监控，收集、汇总相应的数据信息，可以根据这些数据信息来判断各站当前的实际运行情况。

2 自动化控制系统在页岩油开采中应用的重要意义

2.1 在很大程度上解决了油田分布地区广、管理难的问题

可以看出，将自动化监控系统应用到页岩油开采中之后，其发挥了重要作用，使原有的油田管理工作模式得到了有效优化改善。对于传统的油田管理工作而言，在实际展开的过程中，往往是根据相关调查资料对各地区油田项目进行一一管理，这种管理方式耗时耗力，并且很难取得理想管理效果，经常会出现执行管理滞后的现象。而对自动化控制系统进行科学运用可以有效解决此类问题，通过此项技术的应用，使原有的油田项目分布地区广、管理难的问题得到了针对性处理，主要是利用现代化信息技术以及互联网技术来对不同地区的油田开发项目进行智能化管理，建立起统一的网络系统，对各个地区的油田项目开采进度以及开采质量情况进行全面监督，这也在很大程度上加快了油田开采过程中的事故解决效率，为我国石油行业的整体健康发展奠定了坚实基础。

2.2 起到了防偷防盗作用

对于当前的页岩油生产自动化控制系统来说，其可以实现24 小时内不间断运行，并且在运行过程中实现对油田生产工作的安全管理。对于传统的油田生产安全管理工作来说，在实际展开的过程中往往是以人工管理为主，由于油田开采以及石油加工会涉及多个环节，单纯依靠人工管理往往效率较低，并且容易忽视细节。而运用自动化控制系统对油田开展情况进行全面化、自动化的监督可以在很大程度上降低油田开采以及生产的风险，大大减少了不法分子可利用时间段，从而使油田被盗等现象发生的可能性明显降低。当有不法人员或者无权限人员进入泵站内，系统会第一时间发出报警，并且提供准确的位置信息，这也使得相应处理工作可以及时开展，降低了油田资源以及设备被非法占有的可能性。

2.3 可以实现集中控制与就地控制相结合

将自动化系统应用到页岩油田开采中之后，使得油田开采过程的控制工作开展更为顺利，能够将集中控制与就地控制进行有效结合，可以对工程开展现场的实际情况进行实时监督与追溯。对于以往的页岩油泵站开采工作来说，在实际开展过程中，往往效率较低，并且很难实现对油田开采过程中多个环节的有效控制，从而使开采过程受到一些不确定人为因素以及环境因素的影响，想要对其有效治理存在一定难度。而将集中控制与现场就地控制方式进行结合之后，使工程整体管控以及现场管控工作的开展更为精准、高效，使得油田开采工作可以从全局角度出发，对整个开采过程进行控制。

2.4 提升了对页岩油泵站的监管效率

在过去很长一段时间内，油田泵站监管工作的效率较为低下，这与其工作模式较为传统有直接关系，无法做到实时监控。而随着自动化控制技术在页岩油生产中的应用越来越广泛深入，实现了对油田开采生产状况的实时监督，一旦页岩油泵站出现管道破裂或者漏油等问题，控制系统便会及时发出警报，并且提供具体问题位置，这样更加有利于维修人员在短时间之内完成维修工作，从而保障页岩油开采工作的正常开展。

3 自动化控制系统在页岩油开采中的应用路径

3.1 在现场控制单元中应用

对于自动化控制系统来说，其在页岩油开采多个环节中的应用都发挥出了较为理想的效果，一般情况下，油田页岩油泵站的各个岗位都会分布现场控制单元，主要是通过现场控制单元来进行数据信息采集，并且对这些信息进行整合、分类，可以将现场控制单元看作是油田集输泵站智能化控制系统中的核心部分。现场控制单元在开展数据采集时，所涉及的数据主要包括分离器液位、出口管压力与温度、入口管压力与温度、流量泵电流等，通过对这些数据信息的采集与分析可以对当前油田开采工作现场的实际运行情况进行确定，并且以此为依据，展开现场控制。可以看出，自动化控制技术在现场控制单元中的运用使其自身高效性、准确性等优势得到了有效发挥，并且可以实现同时对多个控制网络节点的信息获取。

3.2 在上位监控站中应用

对于油田页岩油开采来说，自动化控制系统在上位监控站中的应用也发挥出了较为理想的效果，上位监控站在实际运行的过程中，主要是借助多种组态功能画面来实现对生产过程的有效监控，可以在第一时间获悉油田开采现场的实际工作情况，一旦发现其生产过程存在安全隐患或者安全事故则可以及时发出警报，这也使得隐患以及故障的维修更为及时。同时，对于页岩油泵站的上位监控站来说，其主要参数包括泵站的细目、开采趋势、流程画面图、设备停起状态等，同时还可以对系统中多种报表进行确认，这也使其监督作用可以有效落实到各个生产环节中，使整个生产管理系统的完整性得到了保证。上位监控站的报警功能较为完善，其分为超高、高、中、低4 个预警级别，在显示预警画面时，会显示当前监控站的运行状态、日期信息以及位号信息等。此外，将自动化控制系统应用到上位监控站中，也使监控站的整体智能化运转水平得到了有效提升，其在运转过程中一旦出现故障，画面上会及时弹出预警窗口，并且会伴有相应的警报声，这也方便了相关工作人员及时做出响应。

3.3 进一步引进先进技术与管理理念

对于页岩油开采工作来说，在实际展开的过程中，对油田集输泵站进行有效管理非常关键，可以看出，油田管理工作在实际展开的过程中往往具有一定复杂性，我国在此方面的研究起步较晚，与一些西方发达国家相比，尚存在一定差距，因此应该积极吸取西方国家的先进技术理念，为我国油田管理工作的开展提供保障。自动化控制系统在页岩油开采中的应用便是一次重要的技术创新，同时也是管理方式的有效创新，今后会进一步加大自动化控制系统与页岩油开采的融合力度，行业内部的油田开采企业定期开展相应的培训活动，促进岗位技术人员充分了解当前企业自身在油田开采管理方面与国外油田开采企业的差距，从而不断完善自身技术体系。此外，对于页岩油开采的自动化控制系统来说，其开发以及运用不可能一劳永逸，这就需要对当前的自动化控制系统进行不断更新，对其各项功能进行不断优化改进，积极顺应当前社会发展以及行业发展的趋势。今后，要注意将实现区域内自动化向实现全面电脑管控的目标进行转变，这样一来可以使自动化控制系统在油田管理工作中的应用价值得到有效提升，同时也使油田开采工作在实际展开的过程中可以节省更多的人力物力，进而提升了油田开采经济效益。

3.4 在就地控制与集中控制相结合中的应用

对于页岩油田开采来说，集中监控主要是利用微处理机的监控装置来实现，在这一过程中，自动化技术的应用价值得到了充分体现，由于监控装置包括多个现场终端与控制室，因此其具有一定复杂性，自动化系统的运用可以使集中控制系统在运行过程中脱离人工操作指导，主要以计算机系统为操作依据，通过将现场终端与微处理机有效结合的方式来发挥其自身功能，其灵活性较强，功能也较为全面。在实际运行过程中，不仅可以收集与显示现场各种参数数据，同时还可以形成数据处理表格，通过报表的形式将其展示出来。通过对集中控制仪表的合理选择，可以实现在控制室内进行现场电机、油泵、阀门的停起与开关操作，并且可以借助计算机系统实现数据实时互联共享，实现对数据信息的远程遥控交换。但与此同时，企业要求相关操作技术人员自身具有较高的专业水平，通过开展装置自检、功能自处理等方式来实现对系统的有效扩展。对于此种方案来说，其在实际应用的过程中体现出了较强的可行性，其主要是以气动仪表和电动仪表为基础，实现了对系统运转的有效扩展与修改。

3.5 在分散控制中的应用

当前来看，自动化系统在页岩油田开采分散控制中应用发挥了良好效果，其主要是以微机为核心，利用集散装置开展分级控制与管理工作，这也为自动化管理奠定了坚实基础。在对某一油田进行开采操作时，往往很难有效判定哪一种开展方案属于最佳方案，这时候则较为适合应用分散控制方式，其主要是利用自成体系的工艺与公用系统设置工程开展现场控制盘，通过这种方式来对油田开采现场的各种参数（如温度、压力、环境湿度、液位）情况进行有效确定，在实施过程中如果出现人为操作失误，则可以对其进行及时保护，从而使现场控制盘的运转更为规范，能够及时下达相关管控指令。同时，运用以自动化技术为基础的分散管控系统还可以将油田开采现场的状态信号、公共警报信号及时传给中控盘，有利于其对当前情况进行及时优化改善。

4 结语

综上所述，随着我国科技水平不断提升，自动化控制系统在油田中的应用越来越深入，但是整体来看，我国油田的自动化系统开发与运用方面还有较大的进步空间，还需要行业内部专业人士深入研究，对系统运行效率与质量进行不断优化，通过对自动化控制系统的不断更新改造为页岩油开采管理与生产工作在开展奠定坚实基础，更加有利于保障油田开采工作的经济效益。今后，我国在页岩油开采工作中运用自动化控制系统时，应该注意积极吸取西方发达国家在此方面先进的技术经验，从而更好地提升油田开采生产工作的现代化水平。可以看出，自动化控制系统的有效应用，可以在很大程度上降低相关工作人员的劳动强度，与此同时也使油田开采过程的安全性得到了有效保证，是今后我国油田开采行业的重要发展方向之一。