油田工程建設論文

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一、地面工藝建設

1.1集油工藝。在阿爾油田187口油井的集油工藝采用了環狀集油、末端摻水、井口連續計量的集油流程，共建設了13個環，該集油流程最大的好處就減少了管線的鋪設、不用建計量站，降低建設費用，缺點是：一是無法采用傳統的方式對單井參量進行計量；二是需要對二個端點的摻水量進行控制，以防摻水量不平衡，造成管線凍堵；三是對混合液的溫度（閥池）需要進行監測，以此來調整端點的摻水量。對于以上問題的解決，靠人工來完成有很大的困難，只有采用先進的自動化技術來實現，對此采用了目前在華北油田已成功應用的油井無線監控技術和軟件計量技術，實現示功圖、井口壓力、電參量等生產參數的采集和人工遠程啟停抽油機，實現了示功圖井口連續計量和抽油機井系統效率的在線測試；為了提高示功圖計量的精度，配套了計量標定車和油井示功儀在線標定設備，對算產誤差大的井進行標定，利用示功儀在線標定設備對示功儀進行定期標定，以保證平均計量誤差≤10%。對閥池的溫度采集，通過無線將溫度數據傳輸到就近的一口油井的自動化設備上，與油井參數一同上傳。

1.2注水工藝。在阿爾油田127口注水井的工藝采用了支狀串聯注水、井口調控的注水流程，該集油流程最大的好處就減少了管線的鋪設、不用建配水間，降低建設費用。缺點是：一是無法采用傳統的方式對單井注水量進行計量；二是無法對單井注水量根據配注進行調整；在井口安裝高壓流量自控儀，通過注水井監控系統把單井生產數據上傳，并接受監控中心下發的注水量調控命令，實現注水井的自動監控。

1.3站場工藝。在阿爾油田建有2座閥組間、1座聯合站。閥組間工藝包括摻水分配計量、混合液回站計量、壓力、溫度、可燃氣體監測與排風扇聯動控制等；聯合站工藝包括集油、分離、伴生氣處理、摻水、外輸、污水處理、注水、消防、加熱、天然氣發電等工藝流程。原油處理采用密閉處理流程；利用兩相分離、三相分離和大罐抽氣最大限度的收集天然氣，用于加熱爐燃燒和天然氣發電；污水經過沉降、過濾后注入地下，采用了14臺套集成撬裝設備，簡化了工藝流程。閥組間數據采集：溫度、流量、壓力、可燃氣體和視頻等生產數據和圖像等的實時采集；排風扇與可燃氣體報警聯動，實現無人值守。聯合站自動化監控：對生產過程進行動態、實時、逼真的顯示；能夠對監測的結果自動存儲入庫；能夠對異常的情況及時準確的進行報警；并且能夠根據需要進行報表打印等功能；在控制方面實現了：回水罐自動補水控制，污水灌液位控制，三相分離器油室、水室、氣室的液位、壓力自動PID調節控制、注水泵變頻控制、電動閥遠程開關控制、泵啟停控制。從而能夠使整個聯合站的各設備的運行情況和生產流程，實現遠程監測和控制。阿爾聯合站監控點約4000余點，接入第三方設備的控制系統14臺套。

二、自動化系統設計

2.1結構設計。阿爾油田的自動化建設，以聯合站為中控室為監控中心，以單井、閥組間和聯合站等各個生產單元為節點，構成一個二級SCADA自動化監控管理系統。各生產單元采用遠程終端單元（RTU）或PLC等檢控裝置，實現數據的自動采集和控制，并通過無線和有線方式實現數據通訊，自動化系統結構。抽油機井生產現場的示功圖、壓力、溫度等監控儀表，全部采用433MHz短距離無線通訊技術，實現信號的無線傳輸，最大限度減少了對草原的破挖。單井與監控中心采用McWell無線寬帶通訊系統，McWiLL是一種基于全IP移動寬帶無線接入系統，能提供超大容量的移動寬帶數據和移動語音業務，可以為油田單井的視頻監控和數據采集提供無線寬帶接入方式。解決了偏遠地區的數據、圖像和語音的通訊問題。

2.2監控中心。根據油田的規模，在阿爾聯合站建設屬于站場一級的監控中心，按照《油氣田地面工程數字化建設規定（試行）》的要求，應具有以下功能：

（1）對站內與所轄井、站（廠）、管道的工藝參數進行數據采集、處理；動態工藝流程顯示；報警、事件管理及報表的自動生成打印；

（2）實時和歷史數據的存儲、歸檔、管理以及趨勢圖顯示；

（3）PID控制、批量控制、邏輯控制和緊急停車；

（4）單井計量管理；

（5）站場可燃（有毒）氣體、火災報警和安全狀況監視；

（6）經通信接口與第三方的監控系統或智能設備交換信息；

（7）為上一級計算機控制系統提供有關數據并接受其調度指令。

2.3軟件系統設計。對照監控中心所具有的功能要求，油田生產自動化系統的上位機軟件主要由組態軟件、實時數據庫和應用軟件等構成。

2.3.1組態軟件。采用美國Wonderware公司的Intouch人機組態軟件包。是實現人機界面生成最快捷和最容易的一款軟件，充分利用其提供的各種繪圖工具和動畫連接技術，使圖形、文字等與現場的數據相關聯，創建以窗口為界面的工藝流程動態顯示。

2.3.2實時數據庫系統。采用美國Wonderware公司的InSQLServer實時數據庫系統。可實現實時數據的秒級存儲，對后期工藝過程進行優化控制和在線分析，及時調整工藝參數和大數據分析，打下良好基礎。

2.3.3示功圖量油軟件系統。在采集的地面示功圖時，同步對電參量（電流、功率等）進行采集，實現油井產液量計量、系統效率的自動計算、油井工況診斷、優化決策、數據網絡查詢等功能。

三、結論

油田地面流程建設中，應用一級（一級半）布站，采用相應的自動化技術來支持地面生產工藝流程，與常規三級部站對比，節省建設投資約30%，同時實現數據采集、流程控制、安全監控、自動報警等功能，為系統優化、節能降耗和安全生產起到一定的支撐作用，提高了管理水平，降低了勞動強度。

作者:李鑫杜勇賈永良羅鐵軍張姿單位:華北油田采油工程研究院