油田生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

陳曉芳 蔡小慶 宋曉華 王凌燕 京理工學(xué)院

油田生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

陳曉芳 蔡小慶 宋曉華 王凌燕 京理工學(xué)院

自動(dòng)化石油鉆機(jī)采用的是集機(jī)、電、儀、計(jì)一體的設(shè)計(jì)，集智能化、信息化、自動(dòng)化為一體，可保證其在惡劣的天氣環(huán)境和地質(zhì)條件下都具有較好的適應(yīng)性和完善的工作性能。油田生產(chǎn)中的自動(dòng)化技術(shù)主要由模擬式自動(dòng)化控制與數(shù)字式自動(dòng)化控制系統(tǒng)兩部分組成。面對(duì)有關(guān)油田生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用存在的問(wèn)題，石油企業(yè)應(yīng)根據(jù)企業(yè)自身的問(wèn)題制定相應(yīng)的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用策略，從而更好地學(xué)習(xí)和掌握自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用方法，提高油田生產(chǎn)的開(kāi)采率，充分地利用石油資源。

自動(dòng)化技術(shù)；油田生產(chǎn)；集成；生產(chǎn)率；策略

傳統(tǒng)的注水開(kāi)發(fā)技術(shù)采收率在25%～35%之間，這使得很多原油依舊滯留在儲(chǔ)藏層里無(wú)法被開(kāi)采出來(lái)，也造成了石油資源的浪費(fèi)。隨著石油生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，原始模式的開(kāi)采技術(shù)逐步被淘汰，油田生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用為石油行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)更廣闊的發(fā)展空間.

1 信息技術(shù)的應(yīng)用

1.1 油田生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用

油田的勘測(cè)、開(kāi)采、生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，為了保證數(shù)據(jù)傳遞的有效性，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)包的封裝，一般一個(gè)字節(jié)包含的數(shù)據(jù)流量為8 bit，所以在封裝過(guò)程中要把大的數(shù)據(jù)流量包壓縮成2 bit，以縮小所占用空間。復(fù)用技術(shù)能減少碼字傳輸?shù)拈g隙，提高數(shù)據(jù)處理的效率。在對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理過(guò)程中，傳輸信道的帶寬為100 G，完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)占用的空間為60 G。在復(fù)用技術(shù)壓縮信道編碼的過(guò)程中，使信道剩余空間增加到75 G，有足夠的能力進(jìn)行后期的數(shù)據(jù)處理，從而在實(shí)際操作時(shí)整合資源優(yōu)勢(shì)，更好地利用設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)，促進(jìn)石油開(kāi)采率的進(jìn)一步提高。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還可以實(shí)施對(duì)油井的監(jiān)控，借助視頻和音頻技術(shù)可以對(duì)設(shè)置在偏遠(yuǎn)地區(qū)的油田控制室進(jìn)行全天候的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1.2 計(jì)算機(jī)技術(shù)

計(jì)算機(jī)技術(shù)在油田生產(chǎn)中主要起到高速的運(yùn)算處理和對(duì)遠(yuǎn)端的控制作用。隨著高科技技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)的處理運(yùn)算速度已經(jīng)達(dá)到了每秒幾十萬(wàn)次，在編制二進(jìn)制代碼時(shí)，使數(shù)/模和模/數(shù)之間能夠相互轉(zhuǎn)化。將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到油田生產(chǎn)中，可以使得很多偏遠(yuǎn)地區(qū)的油田數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)竭_(dá)計(jì)算機(jī)終端。監(jiān)控訪(fǎng)問(wèn)把控制區(qū)域內(nèi)的圖像和運(yùn)行參數(shù)反饋到計(jì)算機(jī)終端設(shè)備上，而圖像的集成處理則把2 715 648個(gè)圖像結(jié)構(gòu)的幀組合成一個(gè)超高幀，然后每26個(gè)復(fù)幀在0.13 s的持續(xù)時(shí)間上進(jìn)行傳輸。圖像包括對(duì)色元飽和度和感應(yīng)度的傳輸，飽和度一般根據(jù)圖像的分辨率而定，分辨率基本為1 024×628。對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)的油田企業(yè)控制室的監(jiān)控，可以降低油田企業(yè)生產(chǎn)的成本，提高油田的生產(chǎn)效率。

2 自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

2.1 設(shè)備的自動(dòng)化

利用傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行石油開(kāi)采需要耗費(fèi)大量的人力，隨著自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，油田生產(chǎn)中的設(shè)備和流程等皆實(shí)現(xiàn)了智能化和自動(dòng)化。自動(dòng)化石油鉆機(jī)采用的是集機(jī)、電、儀、計(jì)一體的設(shè)計(jì)，集智能化、信息化、自動(dòng)化為一體的鉆機(jī)，保證了其在惡劣的天氣環(huán)境和地質(zhì)條件下都具有較好的適應(yīng)性和完善的工作性能。這種新型的石油鉆機(jī)在集成了自動(dòng)化的功能下，可以充分調(diào)動(dòng)鉆機(jī)的工作能力，如圖1所示。我國(guó)自發(fā)研制的石油鉆機(jī)也在向智能化和自動(dòng)化靠攏，屆時(shí)我國(guó)油田產(chǎn)業(yè)將能夠?qū)崿F(xiàn)自給自足，這對(duì)我國(guó)油田的生產(chǎn)工作來(lái)說(shuō)更是一大福音。

圖1 石油鉆機(jī)的集成自動(dòng)化

2.2 自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

油田生產(chǎn)中自動(dòng)化技術(shù)主要由模擬式自動(dòng)化控制與數(shù)字式自動(dòng)化控制系統(tǒng)兩部分組成。其中模擬式自動(dòng)化控制系統(tǒng)是將模擬控制裝置作為基礎(chǔ)，對(duì)石油開(kāi)采中三相分離、緩沖罐液位等工藝技術(shù)進(jìn)行控制，從而使企業(yè)生產(chǎn)效率有所提升；而數(shù)字式自動(dòng)化控制系統(tǒng)則是由直接數(shù)字系統(tǒng)、可編程控制器、檢測(cè)監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成。在石油開(kāi)采中，可編程控制器可以對(duì)污水處理、排放和泵的變頻調(diào)速進(jìn)行有效控制，對(duì)降低石油生產(chǎn)帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題有著十分重要的作用，這就避免了先發(fā)展后治理的問(wèn)題的發(fā)生。監(jiān)測(cè)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控從而達(dá)到控制的目的，也可以在油田勘測(cè)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對(duì)控制設(shè)備和突發(fā)事況時(shí)警報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行控制。

3 應(yīng)用中存在的問(wèn)題及策略

3.1 油田生產(chǎn)自動(dòng)化應(yīng)用存在的問(wèn)題

（1）惡劣環(huán)境對(duì)油田生產(chǎn)自動(dòng)化的影響。從目前自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用狀況來(lái)看，自動(dòng)化技術(shù)的系統(tǒng)功能一直在不斷強(qiáng)大，但是很多的鉆機(jī)及開(kāi)采生產(chǎn)設(shè)備在面對(duì)惡劣的自然環(huán)境和地質(zhì)條件時(shí)不能得到充分的運(yùn)用，加之油田的分布又較為分散，這就導(dǎo)致很多通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在地理上的分布較為廣泛，而地磁和自然天氣等原因也很容易造成油田生產(chǎn)設(shè)備的損壞。

（2）油田生產(chǎn)人才素質(zhì)偏低。高科技的發(fā)展必定需要能掌握高科技的人才，但是現(xiàn)有的石油工人尤其是老一代的石油工人在油田生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用上認(rèn)識(shí)不夠，重視程度不高，而且技術(shù)創(chuàng)新的能力也較差，這造成了油田生產(chǎn)人才的素質(zhì)普遍較低。

（3）缺乏足夠科研資金。新的技術(shù)研發(fā)需要大量的資金，從目前我國(guó)油田生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看，供應(yīng)新技術(shù)研發(fā)的資金必定不會(huì)充足。因?yàn)橘Y金不足的問(wèn)題，油井上的一些老舊設(shè)備不能被及時(shí)替換下來(lái)，直接限制了油田生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)而降低了石油生產(chǎn)的開(kāi)采效率。

（4）基層人員學(xué)習(xí)積極性較低。油田生產(chǎn)中的基層人員在學(xué)習(xí)和掌握自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，很多人都不夠重視，這樣導(dǎo)致了基層人員學(xué)習(xí)自動(dòng)化技術(shù)的積極性降低，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)掌握的能力無(wú)法得到提高，不能很好地應(yīng)用自動(dòng)化設(shè)備。

3.2 應(yīng)對(duì)策略

面對(duì)有關(guān)油田生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用存在的問(wèn)題，石油企業(yè)應(yīng)該根據(jù)企業(yè)自身的問(wèn)題制定相應(yīng)的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用策略，例如加大對(duì)石油產(chǎn)業(yè)中基層人員的培訓(xùn)，促使基層人員對(duì)自動(dòng)化技術(shù)引起足夠的重視，從而更好地學(xué)習(xí)和掌握自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用方法，提高油田生產(chǎn)的開(kāi)采率，充分地利用我國(guó)的石油資源。石油產(chǎn)業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)的支柱型產(chǎn)業(yè)，因此政府應(yīng)提高對(duì)石油企業(yè)的生產(chǎn)工作的重視程度，要加大自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用人才的培養(yǎng)力度，為石油企業(yè)提供專(zhuān)業(yè)的配套型人才，這樣才能促進(jìn)油田生產(chǎn)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模。

（欄目主持關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.2.046