| 标题 | 基于物联网技术的油田无人值站的建立 |
| 范文 | 刁海胜 [摘 要] 通过物联网技术的运行及配套项目实施，建立油田无人值守站。无人值守站由PLC控制系统、网络通信系统、SCADA系统组成。通过建立中心站管理模式，结合自动化技术，实现油田增压站、供注水站的无人值守管理。 [关键词] 油田无人值守；PLC控制系统；通信网络；SCADA系统 doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 15. 031 [中图分类号] TE938；TP393 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2018）15- 0084- 02 0 引 言 油田无人值守站建设是一个系统工程，结合油田管理现状，充分运用自动化、信息化、数字化、物联网等新技术，前端站点通过PLC控制系统，按照紧急情况“一键关停”的安全控制思路，通过对站内局部关键工艺流程实施连锁保护改造，提高现场自动化、智能化、数字化水平。依托油田通信网络以及SCADA工控平台，安全、经济、高效地建成远程监控中心站，实现对上游无人值守站的远程监控，着力提升油田管理的“信息化、自动化、数字化、智能化、现代化”水平。 1 PLC控制系统的开发 PLC是可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Cntroller）的简称，其实质是一种专用于工业控制的计算机。PLC系统主要用于油田生产过程中的顺序控制，随着计算机技术、信号处理技术和控制技术的不断发展以及用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理及运动控制等功能。近年来，随着油田数字化、自动化要求的不断提高，PLC控制系统在油田的生产中得到越来越多的应用，并取得较好的应用效果，提高了油田的工作效率，也保证了油田的安全生产。PLC作为无人值守站的控制中枢，一套标准、高效、可维护性强的PLC控制程序能够有效提升无人值守站点的数据采集稳定性，多种模式的控制脚本是降低劳动强度最直接而且有效的手段。 根据现场设备的自动化硬件基础以及运行控制要求，PLC标准化程序开发需要完成的内容是完善数据采集程序的优化、完成核心控制程序的开发、预留自动化升级程序接口。因此完成改造后的无人值守站程序，应当具备部分流程的应急切换以及自动输油、供注水功能，但同时站点PLC仍以監视为主，进入或退出自动控制需要由中心站员工通过由SCADA监控平台远程确认后执行。以增压站外输控制为例，分为两种方式：以缓冲罐液位为控制目标的，分段控制+高启低停控制策略；以外输排量为控制目标的，PID控制+高启低停控制策略。为进一步提高无人值守站的安全运行水平，在常规的控制以及操作模式下，无人值守站PLC控制程序需要充分考虑站点在各类异常情况下的故障处置功能。 2 通信网络系统的升级 通信网络油田实现无人值守管理的基础，通过实现从环境、资源到应用的全部数字化，在网络基础上构建一个数字空间，提升传统生产的运行效率，最终实现生产过程的全面信息化，从而达到提高管理水平和生产效率的目的。 根据无人值守建设需要，对单链路、树形结构的网络进行全面升级，在充分利用现有光缆、杆路资源及网络设备的基础上，新建光缆，构建作业区内部网络环路，在当网络中断后自动切换至反向链路，实现网络“零中断”，整体提升生产站点网络链路抗风险能力，缩短链路中断后的恢复时间，以满足SCADA等生产管理系统的稳定运行需求。对各汇聚网络的传输线路全部升级为1 000 Mbps，对网络结构进行网关下移优化，确保为无人值守管理提供一套高速、安全、稳定的网络系统。 3 SCADA系统集中管理 SCADA系统是一类功能强大的计算机远程监督控制与数据采集系统，它综合利用了计算机技术、控制技术、通信与网络技术，完成了对分散的测控点的各种设备实时数据采集，本地或远程的自动控制，以及实现了对生产过程的全面实时监控，并为安全生产、 调度、管理、优化和故障诊断提供必要完整的数据及技术支持。油田SCADA系统分为厂级、作业区级、站级三级管理体系，系统的总体设计主要包括油井、增压站、接转站、联合站等及相关集输管网和水源井、注水站、注水井及其管线的数据自动采集和控制、数据传输网络、油气田生产作业管理及运行监控系统建设等内容，不同层级的界面显示及管理权限均有所不同。中心站改变了原有的站点分散管理模式，建立了基于无人值守井站的区域性生产管理、运行维护、应急处置和远程控制中心，旨在落实作业区调控中心作业指令，并对流程区域内的井组、管线、站点进行日常管理。 基于工作界面和职能的整合，中心站监控岗位员工所需面对的监控画面远多于之前的独立站点，需承担所有无人值守站的站控系统和井站视频监控，如果沿用之前单站独立运行的监控系统将会持续加重中心站的监控任务，因此中心站SCADA系统监控界面的整合便显得日益重要。监控参数的增多，实现快速直观地查看生产运行状态是监控界面优化的重中之重，通过比较，利用曲线展示原油集输和注水系统能够更加直观的体现参数变化情况，便于岗位员工快速进行判断。 SCADA系统的推广以及无人值守配套功能的完善，对油田生产、安全管理带来诸多益处，产量监控功能为实时调度提供了更及时、有效的管理手段，油水井工况分析判断为技术人员进行产量分析、动态分析提供了更科学、有效的依据。通讯故障分析功能使数字化专业技术人员对现场故障的判断更加及时、准确。 4 结 语 无人值守站通过站内自动化升级改造，实现远程监控、定期巡检、应急联动，能够有效缓解用工压力，提高劳动效率，同时在中心站管理模式下，工作直接安排至中心站，由值班站长负责协调组织，减少了中间环节，组织机构更加精简，资源配置更加合理，班站潜能充分发挥，生产组织效率大大提升，中心站将原有分散员工集中管理、群体生活，解决了吃饭、饮水难，生活枯燥等现实问题；同时通过组织学习培训、文体娱乐等活动，员工在不断提升个人素质的同时，丰富了业余生活，增进了团队意识。无人值守管理有效缓解了当前油田用工紧张的重要手段，更重要的是深化数字化应用，提升油田开发的科技含量，提高油田开发效益，减低安全风险，形成一套安全、高效、经济的现代化管理体系。 主要参考文献 [1]杨俊清，刘谰，段清龙. PLC控制系统在油田生产中的应用[J].中国高新技术企业，2015（1）：56-57. |
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