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油田单井计量站自动化监控模式研究
摘 要：针对现有油田生产自动化模式不清晰，生产决策者无法决断，通过对油田生产过程中集中监控系统模式的研究，提出了单井计量站监控模式，给出此模式的适用范围、系统功能以及对管理运作水平的提高，并进行了了成本经济效益分析。
关键词 油田生产 集中监控系统 模式
引言
自动控制理论的发展是伴随着被控制对象的复杂性、不确定性等因素的研究成果而发展的，它由经典控制理论(频域方法)和现代控制理论(时域方法)发展到第二代控制理论一一智能控制理论。在现代油田的生产和管理中，大量的物理量、工艺数据、特性参数需要进行实时检测、监督管理和自动控制(简称“监测控制”)。
随着 Internet 网络技术、面向对象技术、神经网络技术以及 JAVA 技术和自动控制技术的融合，以及自动控制系统网络通信功能的增强，高性能工业控制机系统、智能控制系统和具有网络功能的企业自动化系统将是未来工业企业自动化的重要发展方向。随着计算机硬软件技术迅速发展，监测控制系统的应用也已经发展到相当高的水平。监测控制系统向智能化发展，是工业现代化的必然要求，也是近年来工业企业自动化的一个新方向。油田自动化监控系统可根据油田生产管理的需要，在油田生产的几个重要环节：单井、计量站、联合站，分别建立自动化系统，形成单井监控系统、计量站监控系统、联合站监控系统。本文将研究油田自动化监控系统的模式及其特点。[1]
1 单井计量站模式
单井计量站联合站模式除了包括单井监控模式和单井计量站监控模式的内容外，还包括对联合站内若干子系统的监控。将联合站划分为油区、水区等子系统，根据现场需要在联合站各子系统所辖要害、关键岗位设置监控点，并将联合站控制室作为系统中心控制室。联合站控制室对大站内部所辖对象进行实时采集和监控，此部分构成一个两级监控的 SCADA 系统(联合站内子系统之间通过现场有线通讯方式进行实时数据交换)。整个系统通过中控室对联合站、计量站和单井进行自动化监控管理，从联合站到计量站再到单井之间的逐级监控构成的则是一个三级监控的 SCADA 系统(联合站与计量站间通过无线局域网方式，进行一点对多点分时、分址数据交换;计量站和单井采用实时采集，分时通讯，无线数传电台传输的方式进行数据交换)。
2 系统结构
系统组成为单井监测控子系统+计量站监控子系统+图像监控子系统+联合站监控子系统；控制室：联合站内中心控制室；管理范围：计量(配)站所管辖采油井+计量(配)站内设备+联合站内设备装置；数据通讯：单井监测控子系统中单井与上位机通讯：（1）单井有图像监视：可微波或无线数传电台，推荐使用微波；（2）单井无图像监视：可微波或GPRS，GPRS 网络覆盖好，推荐使用 GPRS；网络覆盖较差，推荐使用无线数传电台。计量站监控子系统中 PLC/RTU 器与上位机通讯：（1）二者在同一站内，距离近：推荐采用有线方式(RS485)（2）二者不在同一站内，距离远：无图像监视，推荐采用无线数传电台；有图像监视，推荐使用微波。联合站监控子系统中 PLC/RTU 器与上位机通讯：（1）二者在同一站内，距离近:推荐采用有线方式(RS485)；（2）二者不在同一站内，距离远:无图像监视，推荐采用无线数传电台；有图像监视，推荐使用微波。
3 计量站远程监控系统的特点
该系统以远程控制功能为主，对联合站的生产参数、设运行情况进行采集并实施监测。可实现生产流程的自动切换、泵阀的远程控制等。
3.1 数据监测
联合站应实现油区、水区、加热炉区等站内各岗位及工序的压力、温度、流量、液位、油水界面、可燃气体浓度、电机电流、电压等生产参数，以及主要设备运行状态等信号的自动监测。
3.2 报警
可燃性气体、参量超限报警等。
3.3 控制
联合站实现对站内各主要设备及工序的人工远程控制，对一些特别重要工序可实现 PID 闭环控制，所有闭环控制回路均用软件实现手动/自动无扰动切换，并可在线修改控制参数。
3.4 数据通讯功能
联合站采用有线方式与上位机通讯；中控室与厂区采用微波通讯方式实现联网。以上采用无线数传方式通讯使：通讯数据传输速率不小于 1200bps，误码率在 20dB 信噪比下优于 10-6，通讯成功率不低于 90%；采用微波通讯时通讯带宽不小于 10Mb；采用有线联网方式时组网应符合 Intranet规范。[2,3]
4 结论
单井计量站联合站监控系统的应用，是一个标准的三级SCADA 系统应用，提高了油田生产中对单井、计量站、联合站三个环节的管理水平，原来联合站各个岗位，定点定时巡查、记录数据，现在无须频繁巡检，数据资料录取完全自动化，各岗的数据实时显示，对于关键岗的数据可通过曲线显示其变化趋势。对于突发性事件能及时响应报警，并能迅速指出问题地点。因为对于联合站这种油气重地、高温、高压工作环境，“安全平稳”的生产是最重要的。及时排除各种不安全因素非常必要的。联合站各种流程实现了自动切换，取消了人工手动切换模式。减轻了劳动强度，保证了切换时间。对高压注水泵通过闭环调节频率，实现了稳定压力控制，达到了稳定生产的目的。设备的运行中发生故障，能提前给出警告，然后如果人工不干预，将自动停运。对于三相分离器实现了自动控制，保证分离质量、平稳分离压力、液面等，是一个相对复杂的控制。可有效保证了外输原油的质量。
参考文献
[1] 陆德民主编．石油化工自动控制设计手册．北京：化工工业出版社，2001：505-508.
[2] 范毅，李成伟，戴景民等．组态软件在原油集输监控系统中的应用自动化技术与应用．2001；（4）.
[3] 王海盛，郑立群．区域创新系统创新绩效测度研究[J]．安徽工业大学学报(社会科学版)，2005：(06).

致谢
虽然只有短短几个小时的接触，但梁老师严谨的治学态度、锐意创新的科学研究精神，谦虚勤奋的求学风格，使我深受教诲，谨在此向辛勤培养、教育和关心学生的梁老师致以崇高的敬意和衷心的感谢。最后，感谢给予我支持和帮助的所有老师、同学和朋友们。