数字油田仪表运维与检测工作探讨

冯然

（大庆油田第一采油厂，黑龙江 大庆 163000）

近年来，由于石油资源需求量越来越大，各个油田生产规模急剧增加，传统的管理模式已无法适应油田开发的需要，因此必须进行创新和改革才能提高企业的竞争力。信息时代的到来，使得很多油田利用现代信息技术，打造了数字油田。数字化技术为油田的高效开发提供了强有力支持，同时也促进了企业管理信息化水平提升。在数字化油田趋势下，生产模式以及运营模式都得到了有效提升，油田生产也逐步由粗放型向精细化转变。同时，在数字油田建设过程中，要加强对相关设备的管理，增加设备运维、检测等方面的投资。

1 数字油田仪表的应用优势

1.1 具有节能环保优势

相关设备可以自动监测和控制油井中的生产数据以及其他参数。数字油田一般都装备有多种装置，这些技术很多都实现了自动化，在提高工作效率和降低能耗方面起到很大作用。油田作业可以采用这样的装置。目前，油田企业大多采用自动化仪表来控制油井生产过程，以达到节能降耗之目的，极大地降低了能源的无谓消耗，满足了节能环保的要求。目前，我国大多数油田都安装有自动仪表，通过计算机对井下各种参数实施自动控制，使整个油井处于一种受控状态，从而保证油井产量稳定。自动化仪表在油田作业中，主要承担监测和控制任务，相对传统人工监控而言，自动化仪表的监控效率高，可实现连续监控、监控精度高。同时，自动化设备还可以自动调节油井压力和温度等参数，使其更加适合石油开采需求，提高采油效率。

1.2 可以实现计算机全自动管理

对数字化油田自动化设备而言，可利用计算机程序综合管理该装置。同时，采用集中控制系统，将整个系统分成若干个独立模块，由计算机完成所有工作任务。油田中的中央集成板采用构建数据模型的方式进行集中控制，采用计算机控制技术来取代传统的手动操作，并将现场采集数据以数据文件形式存储于数据库中。每个区域都有一个控制中心，中心与各个工作站连接，各工作站之间相互通信，并可以进行远程访问。通过自动控制系统可以实现对各类装置的监测和控制，自动化系统中智能模块能够及时地发现设备在运行使用过程中存在的各类问题，经专业人员迅速办理，减少了故障及各类问题的发生。技术人员采用先进技术将设备状态数据存储在数据库内，并通过无线网络传输至远端服务器。另外，在装置的自动监控方面，监测的方向及参数可人为调节，结合实际需求，选择适当监控方式，提高管理便捷性。

2 数字油田仪表运维与检测的思路

2.1 优化仪表运维流程

在数字油田中，设备运维显得格外重要，将这些新技术引入数字化油田仪器设备中，实现了从传统的人工操作向自动化、信息化操作转变，最终达到降低劳动强度。为了保证设备运维工作有效进行，专业技术人员对油田几年来设备集中监控及运维工作进行经验总结，总体工作量及工作量的划分也作了相应的完善。通过信息化手段将设备运行状态信息上传至地面数据中心，形成了数字化运维管理平台。数字化油田仪器运维流程的优化，要从多个方面入手：（1）搭建专业平台，进行远程诊断和评价。建设数字化运维，应用此平台，实现了油田前端设备的监测和诊断，探测设备故障，发现后自动报警，提示相关运维人员到场对设备进行巡视。（2）现场更换及离线维护。在油田生产过程中，存在多种多样的装备，设备故障，影响生产，降低了因设备故障给生产带来的不良影响，有必要在原来运维的基础上加以革新。同时，允许采用现场中转更换及离线维修方式，使专业运维人员能够远程判断设备，入场现场替换。

2.2 完善仪表检测方式

目前的技术条件下，采用实验室内试证方法进行设备验收存在诸多问题。沿用实验室常规检测方法，现场拆解调试的工作量很大。根据国家计量检定规程要求，对无线远传机进行在线测试，以现场校准为主，补充离线检查。（1）主要是现场标定，离线监测作为辅助手段。对于需要更换或修理的部件，可以选择在生产过程中对其实施在线检测。工作区配备专业设备运维团队，定期用高精度仪器现场对比测量。对于需要更换的零部件，应根据厂家提供的说明书及图纸资料，按照标准和要求对零件进行拆卸、组装或修复。若两仪器测量结果存在显著差别，需要把故障设备拆下送到厂里去。修复后须经实验室测试，以备件的形式进入备件库。（2）增加试验资格，确定试验周期。在今后的工作中，应将测试周期与测试成本相结合来选择最优方案。通常建议采用在线方式进行验证，即在实验室通过软件计算出测量不确定度，然后将其输入到计算机中，由计算机给出结果，并根据实际运行状况，建立离线验证标准，离线验证各仪器误差范围。为了确保设备检测对数字化油田的效果，相关部门对设备检测时，要按照油田装备配置情况划分装备，以及开发出切合油田实际的装置。在确定了设备后，需要开展后期设备试验工作。试验计划要清晰地包含不同种类装备的测试内容、流程、注意事项、试验方法及周期。试验结果应以报告形式提交给用户，在随后的设备试验中，要严格按照该方案进行。一旦发现设备存在隐患时，应及时报告给相关单位。如果检测到该装置存在异常情况，立即征求供应商的意见。对出现故障或需要更换的仪表，必须及时通知维修单位，并按要求将相关数据记录保存。仪表是测量设备运行参数和故障信息的重要工具，也是整个系统中最基本、最关键的部分。在后续的巡检工作中，承担仪表巡检工作的相关部门及工作人员应当按照本程序进行，确保并提升仪表巡检工作的全面性与规范性。同时要做好记录并及时上报相关情况，严格实施设备质量总体水平的检查。

3 数字油田仪表运维与检测路径

3.1 构建运维检测体系

运维职责的划分强化维护管理体系建设，维护工作量和细化各项岗位职责等。建立基于信息化技术的智能化巡检系统和远程监控管理系统，实现设备状态实时监测与故障预警预报，保障了油田安全平稳高效运转。经营数字化油田，有必要建立一个可以在设备运维阶段执行的两阶段管理模型。各级人员需明确各自职责范围和权限，并建立有效的激励约束机制，以保障运维队伍稳定有序地进行日常维护工作。检修单位的管理部门、生产经营部门应当加强设备的运行维护和应急调度工作，建立以三级维修为基础的运维检查体系，定期组织巡检活动和专项监督检查活动，并根据实际情况进行调整或修改。油田企业的所有二级单位都应组成专门的运维检查组，与一级运维单位合作，保证了设备运维的同步进行。通过建立“三级”管理体系来保证设备运维人员能够有效参与到日常设备管理工作中去，并能及时获取设备状态信息及故障分析结果。油田一级运维单位在设备运维中处于主要地位，既要维护原有运维验证方法，还必须与油田设备操作更新配置相结合，在验证方法上不断创新。在一级运维单位的设备运维工作中，要加装雷达、后端系统，承担管控平台工作、生产运维的管理与监督。同时对现场仪表进行在线监测，及时反馈设备运行状况，并将故障信息通过网络传输到上级单位。在二级单位办公网络上建立统一的监控中心，针对二级机组运行维护工作，必须建立专业运维队伍，挑选专业运行维护人员，并配备相应数量的维修工具和检测仪器。随着数字化采油模式的逐步建立，必须加强仪表管理，保证仪表正常运行，减少维修费用。数字化油田的实施，各作业区会由专业仪表操作员承担，并且要建立维护小组。仪表组是由各生产班组组成的，主要承担全厂所有仪表的检修与维护任务，一般情况下，不需再单独设置仪表维修队。日常的设备管理，故障报告、现场设备的替换、无线仪表的在线测试和其他工作约需8 ～10 人，对人的技术要求不高，需要具备一定的动手能力。

3.2 构建数字化运维管理平台

（1）管理平台技术架构。采用分布式的技术架构，在采油厂数字化改造的基础上，建立生产运维数据库，搭建了数字化运维管理平台。其中，运维对象层为运维人员提供了操作指导，包括巡检任务、故障分析及处理、应急预案等内容。业务应用系统通过统一接口接入运维对象层，并在运维对象层中完成相关功能的集成。运维对象层实现了对于现场设备、传输设备和服务器的管理、对视频和其他数字化设备进行监测。运维对象层为底层的各种物理设备及各类软件、硬件设施提供统一的标准服务接口。业务功能层包括设备控制模块、故障处理模块、告警分析及预警模块、系统设置模块。应用层以设备的状态监控为主，包括设备信息管理等、运维团队管理、运维事件管理、设备验证检测管理、知识库管理。（2）管理平台的基础信息库。数字化运维平台的基础信息库是以设备信息库、运维人员库、事件库、知识库、故障问题库，组态信息库等6 个数据库构建与管理。（3）管理平台功能模块的设计。通过对上述各模块进行合理有效的划分与设置，使之能够满足企业不同层次管理人员需求。数字化运维管理平台主要分设备库管理、设备状态监控、设备运维管理、设备变更管理、运维人员队伍的管理、分配信息管理、知识库管理的7 个功能模块，对装置的运行状态及异常信息进行实时监测，实现了从设备的购置到进、出、装、用、运、检、修、报废全过程管理。追踪设备运维事件进展情况，监控设备运行情况和故障发生地点，记录所述装置的替换事件，对所述基础信息进行更新。在远程导入过程中，对配置信息进行设备替换或者修复，重视流程及结果信息记录装置的运维处理。

3.3 构建运维检测中心

扩建标定室并将其划分为3 个区，各区设置了现场过程模拟。在此基础上，通过分析不同类型设备的特点和需求，设计一套基于物联网技术的智能巡检系统。（1）在实验室内进行现场过程的仿真。随着油田开发进入中后期，对自动化水平的要求越来越高。油田集中监控站的数量在逐年上升，PLC 控制系统有很多种，类型不一致，保养困难，一定要加强完善系统。在这些基础之上建立了一个完整的远程监控中心，可将整个油田生产运行中的所有数据进行集中存储与分析。（2）远程运维中心。仪器维修室是远程控制与维修的中心，设有大屏幕、通讯设备、工控机等，实现对各业务单元数据进行统一管理，并将故障上报到运维中心。运维中心网管系统同步连接，借助运维软件，对现场设备的参数及运行状况进行了实时分析，第一时间找出现场出现的问题，方便维护人员发现问题，并及时解决。（3）维修备件库与维修平台。搭建一个以“数字”为中心，以“人”为主线，集维修保养技术研究与应用于一体的维修管理平台。依据数字化油田设备运行维护检测方案。维修创新工作平台由各类设备，仪表等组成，作为维护与研究开发的基本硬件，主要装备示波器万用表、信号发生器、焊台和其他装置。每层货架都有相应的存放空间，可以放置一些常用的配件或者特殊的产品。同时，将待维修逆变器与控制面板布置区域进行布置。

4 结语

在信息时代来临之际，油田行业已经步入新的发展时期，信息化成为推动油田现代化发展的重要手段。尤其在自动化方面，将智能化技术运用到油田企业，加快数字油田的建设速度。针对数字油田的建设需要，基于智能化技术，配置数字化装备。当前，许多油田已经实现了数字化，油田装备有多种装置，并且这些装置的自动化程度也非常高，这对检测提出了很高的要求。因此，为了顺应数字化油田的发展之路，设备运维检测期间，要全面强化运维检测的理念与技术创新，解决仪器使用中的各种问题。