摘要:自动化技术是一项非常全面的技术,它与计算机技术、信息理论、电子学、系统工程、控制论等诸多方面有着密切的联系。由于自动仪表、自动控制系统等自动化技术的采用,极大地促进了工业连续生产自动化操作的发展,提高了工业生产效率。随着“节能减排”呼声的倡导,石油开采作为现代国家的支柱产业,采用自动化仪表以及自动化控制系统等自动化技术进行油田开发势在必行。
关键词:自动化仪表;采油工艺;应用;
我国技术的进步使得油田采油工艺逐步提升,传统的技术已经难以满足高效、安全采油的要求。一些自动化装置、技术在采油工艺的应用转变了油田开发模式,用技术提升了采油效率与质量。自动化仪表的应用加快推进了油田数字化的发展步伐,由于其存储、计算能力更高,彻底带动了采油工艺的自动化、智能化发展。
一、采油工艺中的自动化仪表
现阶段我国一些大型的油田作业厂均已安装了自动化控制系统,采油自动化仪表的合理应用大大的提高了工厂作业的效率。采油自动化仪表主要有以下几个方面:
1.界面控制类:差压变送器。差压变送器是由国外引进的一种新型高科技变送器,其与电气转换器联合使用,可以连续地检测油品的差压,从而达到自动控制及检测采油工艺流程的目的。在油田中测量值通常以吨计数,因此不管油罐装的是哪种油品,二次表所测的数值即为油罐内液体的吨数,从而节省了测定密度再次换算的时间。综合其优点主要为:安装维护快捷简单;测量读数直观方便,能直接获得油品的库存量;节省了密度的测定及换算的时间。
2.报警控制类:通常为报警器。报警器类型由其控制的参量可分为液位、流量、压力、温度、气体浓度等类型。如在实际生产中,差压变送器通常在油罐上位安装一部液位报警设备,当液位值高于设定范围时,将会把警报信号发送到报警器,值班人员就可以及时采取解决措施,可避免油品液位过高而溢出,起到双保险的作用,这种即为液位报警器。
3.监测类。监测类仪器的使用原理就是利用一次表把监视参数及测量参数的数据直接显示在二次表。运用监测类仪器可以直接、准确、不断地监督和测量目标参数,工作人员可以及时获知各生产目标参数的变化,如有必要可根据变化采取相应的措施。
二、自动化仪表在采油工艺中的应用优势
1.增加了安全系数。在采油工艺中,自动化仪表的应用提高了采油的安全性。具体来说,各个中转站转移到站内的液体与原油外输过程属于全天候、不间断作业,其工作与生产强度相对较大,有关人员的工作任务相当繁重。在传统的采油工艺下,由于这种生产的特殊性,专业人员需不断在操作室与值班室奔波来实现生产全过程的科学管理,如果处于压力升高状态下,操作人员需立即打开阀门,否则,就会造成憋压跑漏现象;而如果压力处于降低的状态下,需立即关闭阀门,在这种操作控制的模式下,常常会存在跑漏、外输的稳定性不足等现象。而在当前的条件下,应用自动化仪表能够彻底解决采油工艺中存在的这些问题,在采油工艺的相关环节,通过报警设备、各类自动化仪表的应用,能够有效通过自动化仪表所监测到的相关参数,自动进行阀门的开闭调整与控制,不仅实现了采油工艺全过程的监控,还能够及时发现和处理异常问题,为油田开采提供了安全保障。
2.优化了生产指标。自动化仪表在采油工艺中的应用使整个油田开采过程中的相关生产指标得到了优化。比如,在站内应用自动化界面控制仪表进行原油的输送管理,不仅能够保障正常的输送,还能够维持输送过程中压力与温度的平稳性。后台操作人员与管理人员仅仅通过自动化仪表界面的实时监控,就能够随时掌握各种数据的变化趋势,进而根据对各种变化趋势的分析,能够及时进行相应的参数调整与控制,将各种数据信息控制在合理的范围内,保障原油的安全输送。因此,从界面控制仪表在原油输送中的应用来看,有效地实现了外输指标的优化。
3.节约成本,创出效益。在采油工艺中,自动化仪表的应用能够有效提升整个工艺水平,一些自动化仪表的应用突破了传统的技术限制,节约了生产成本。比如,联合站中如果应用传统的调节器,由于其性能相对较差,在实际的应用中,精度控制不足、稳定性较差,再加上不具备自动报警的功能,影响了采油工艺的正常进行。要改变这种现状,可以应用新型的调节器,发挥新型调节器报警与调节等各方面的功能,提高稳定性,节约成本,为油田企业创造更大的经济与社会效益。
三、采油工艺中的自动化控制系统
1.模拟式自动化控制系统。传统的模拟式自动化控制系统主要建立在20世纪开采的油区中,基于模拟控制装置对气液固三相分离及缓冲罐液位等物理参数进行控制。但是该系统在实际生产中有很大的局限性,如参数扩展能力差,传统控制器控制系统复杂,配件多,使得维护较困难等。
2.数字式自动化控制系统。(1)DDCS,即直接数字控制系统。DDCS是通过计算机来检测相关的被控参数,再依据已知数据或设定值进行相关的计算,把计算结果输入到执行系统来对生产加以控制,从而把被控参数设定在一定的区间,方便正常生产运作。在采油工艺流程中,DDCS通常利用变频调速器来控制输油泵的电机转速,从而更好的控制缓冲罐液位,以达到在生产操作的闭环控制的目的。实践表明DDCS目前还存在一些问题,由于该系统只运用一台计算机来进行控制,其规模、修改都受到很大的限制,在实际操作中,难免出现通信受阻,数据传输速度变慢的现象。(2)PLC,即可编程控制器。与工业计算机相比,PLC在结构和性能上具有一定的差异性,其无法单独组合为一个大规模的、完善的计算机控制系统,通常PLC会与数控仪表、智能装备等联合构成一个分布式控制系统,来达到焦点控管、收集数据和分散控制的目的。这种分散控制能够避免因某个节点或个别回路引发的故障而使整个系统的控制运行受到影响。目前PLC在变频调速等控制领域得到广泛使用,PLC具有体积小,安装便捷,编程简单可靠,抗干扰能力强,成本低,但兼容较差,芯片和操作系统相对落后等特点。(3)SCADAS,即监测监控和数据采集系统。近年来SCADAS在水利电力、化工、石油等领域的监视控制与数据采集上的应用非常广泛。从江苏油田湖滩油区建立第一个SCADAS以后,随着自动化设备和技术的不断改朝换代,采油工艺流程自动化系统水平得到了很大程度上的提高,采油技术日渐成熟完善。SCADAS建立在计算机的基础上,以操作人员为控制主体,在实际操作中起到监测监控自动化系统的作用。
四、自动化技术存在的问题与建议
1.部分联合站建立较早,其投入的自动化仪器设备年代都比较早,有些已经有二十多年,很多仪器都已经淘汰,但不排除有些联合站还依然使用旧式的仪器,这给油田生产构成了很大的安全隐患,因此建议相关部门对于已达到更换的仪表或不符合油田生产的仪表进行重新选择及时更换,并对油田的仪器定期检测维护。
2.随着自动化技术在油田中的不断使用,自动化程度日渐提高,很大程度上降低了工作人员的劳动系数,有些工作人员只需观察监测仪表读数即可,但与之同时,也削弱了部分工作人员的责任心,有些人员太过于依赖自动化仪器,没有认真学习实际的生产技术,一旦出现问题,没有很好的解决处理,这种不安定的因素,很容易造成事故。因此,每个单位应该注意加强工作人员的技术培训,提高他们的实践动手能力,使其做到熟练自如的操作控制。
总之,近年来,数字化油田建设成为油田行业发展的主要趋势,为有效保障油田的高效、安全开采,必须加强新型采油工艺的应用,将自动化仪表应用于采油工艺中,发挥自动化仪表在相关采油参数获取、监督、控制方面的作用,提升整个的采油效率,创造更大的经济价值。
参考文献:
[1]张清虎.自动化技术在采油工艺中的应用.2019.
[2]王庆云.浅谈自动化仪表在釆油工艺中的应用探讨.2019.