油田電力系統(tǒng)自動化控制技術應用及趨勢

庫雪坤(大慶油田有限責任公司第七采油廠規(guī)劃設計研究所公用工程室，黑龍江 大慶 163000)

0 引言

油田電力系統(tǒng)自動化控制技術能夠解決油田生產(chǎn)過程中動力能源的自動化傳輸控制，保障整個生產(chǎn)的安全運行，對整個生產(chǎn)過程進行生產(chǎn)信息管理，同時實時監(jiān)控生產(chǎn)任務。讓生產(chǎn)管理人員能夠實時了解設備運行狀況以及生產(chǎn)進度，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

1 油田電力系統(tǒng)的基本概括

1.1 電力系統(tǒng)的組成

油田電力系統(tǒng)有其特有的特點，它是在整個油田生產(chǎn)過程中通過自己系統(tǒng)的設計來進行發(fā)電、變電、輸電、配電多個環(huán)節(jié)的整合，通過系統(tǒng)優(yōu)化來提高運行質量，保證生產(chǎn)高效進行。油田電力系統(tǒng)也將計算機信息技術、控制技術、監(jiān)控技術、信息管理技術等納入到整個電力系統(tǒng)構建中，能夠一次性的完成從能源轉換到能源配送以及后期的監(jiān)控調(diào)度，實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的無人值守。

1.2 電力自動化控制的要求

電力自動化控制對整個油田電力系統(tǒng)提出幾個要求：它能夠在生產(chǎn)過程中快速的收集，檢測和處理整個系統(tǒng)中被當作系統(tǒng)組成構件的具體參數(shù)，能夠快速掌握他們的運行狀態(tài)；其次，能夠將這些參數(shù)的變化以及整個生產(chǎn)狀況和當初系統(tǒng)構建時所提的要求對應起來，及時反饋給工作人員，為他們的決策及管理提供參考的意見或者能夠更加優(yōu)化某一塊組成要件的參數(shù)變化。最后是積極協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)中每一層次元件，使得整個油電控制系統(tǒng)運行更加高效。

1.3 電力自動化控制技術的優(yōu)勢

當前油田控制電力系統(tǒng)主要是由電力自動化進行綜合調(diào)試完成的。由于該類系統(tǒng)較為繁瑣，通過人力無法對其各個部件進行分布整合處理。因此，電力自動化控制技術有效地解決了這一問題。通過對于電力工程輸送過程中計算機自動化控制，來實現(xiàn)對于油田系統(tǒng)的綜合調(diào)控，從而真正達到油田電力自動化，使無人值守的油田工作系統(tǒng)不再是一個簡單的夢想。如今國內(nèi)大部分油田工作環(huán)境仍處于人工半智能自動化控制，通過人工對于綜合大局的判斷，對吸油井及水泵裝置進行壓力控制。一方面可以提高電力自動化控制技術的精準性與及時反饋性，但另一方面卻無法實現(xiàn)無人值守，在一定程度上浪費了勞動力。

2 油田電力系統(tǒng)自動化控制技術的應用

2.1 油田集控站SCADA功能應用

對于油田電力系統(tǒng)來說，自動化控制技術有利于實現(xiàn)油田集控站SCADA功能的綜合應用。對于SCADA功能來說，其包含了RTU數(shù)據(jù)處理及預處理綜合程序。對于油田采油效率有著至關重要的影響。其中采油機械通過M01電機的負荷運轉，實現(xiàn)對于整個石油區(qū)域化的采集工作。在這個過程中，同過電力系統(tǒng)自動化控制技術，可以有效地保障電動機運行過程中不會過載啟動，保障了電動機的輸出效率的同時，也防止了電動機由于啟動電壓過高，從而使符合電阻熔斷，造成電機燒毀的工程事故[1]。有效地提高了油田集控站的機械使用壽命，進一步提高了油田采集過程中的成本把控。

2.2 處理、存儲DTS主要電網(wǎng)數(shù)據(jù)

通過電力自動化控制技術，可以有效地對油田工作過程中的電網(wǎng)數(shù)據(jù)進行記錄備份。再出現(xiàn)工程故障時，設計工作人員可以通過查詢相對應日期的工作日志，得到當天DTS電網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)記錄。有利于工程師分析出故障原因，進一步提高油田機械維修水平。同時DTS電網(wǎng)數(shù)據(jù)的及時記錄，可以有效地保證油田運行過程中的綜合情況以日志的形式保存下來，有利于相關專家對該油田的工作效率及機械裝備負載情況進行調(diào)查評估。從而進一步加強油田各個系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)度，保障了油田采集過程中的信息高速傳遞，使得基礎工業(yè)能夠得到信息時代得技術支持。

2.3 RTU主控制站的應用

通過電力自動化控制技術，可以實現(xiàn)RTU主控制站信息傳遞效率大大提高，通過光纖將綜合指令傳遞到各個分支系統(tǒng)，從而加強各個工步的工作效率。在RTU主控制站的調(diào)度下，工作人員可以將采集到的相關數(shù)據(jù)上傳到云端服務器，通過系統(tǒng)進行評估分析，從而得出油田控制系統(tǒng)所出現(xiàn)的主要問題，并對其進行評估改進。這樣可以提高油田采油的穩(wěn)定性，同時在一定程度上，節(jié)省了人力資源分析系統(tǒng)的時間。同時，RTU主控制站通過對各個系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的采集，將保存數(shù)據(jù)上傳到上層集控站當中，不再采取傳統(tǒng)的輸送電路運送方式，提高工作效率[2]。

3 油田電力系統(tǒng)自動化控制技術的改進措施

3.1 建立質量安全自動化監(jiān)測體系

通過油田電力系統(tǒng)自動化控制技術，可以有效地對油田工程質量安全進行24小時無間斷監(jiān)測。通過自動化系統(tǒng)的智能監(jiān)控，可以取代人工勞動力相對崗位的值守工作，極大程度上提高了油田作業(yè)過程中的安全系數(shù)。對于采油施工現(xiàn)場來說，技術作業(yè)活動是否標準化是保證施工安全的具體因素。采油現(xiàn)場可以建立施工工程監(jiān)理崗位，對采油過程中采取的施工技術作業(yè)活動進行及時技術性指導，保障其在操作方面保障技術性正確。施工技術作業(yè)活動是一個施工能否保障其基礎安全質量的基礎，因此，監(jiān)理對于采油作業(yè)技術活動的監(jiān)督控制至關重要。例如：施工過程中的質量控制點控制問題，關鍵采油環(huán)節(jié)或者薄弱施工環(huán)節(jié)的管理監(jiān)督，直接影響到整個油田工程的采油效率和質量安全。對于質量影響較為大的、易出現(xiàn)施工問題的點，監(jiān)理應對其進行加強控制監(jiān)控，防止對于施工過程中造成大的質量損耗。其中重點需要控制監(jiān)督的對象包括：施工人員的技術行為、采油現(xiàn)場的原材料選擇、采油機械技術參數(shù)等等。同時，對于采油過程中的薄弱環(huán)節(jié)加強控制，如：采油過程中的新材料選用、施工過程中采用的新工藝新技術等。重點關注采油工程中的安全質量控制，是采油工程監(jiān)理對于施工質量安全問題合理控制的主要措施。

3.2 提高自動化作業(yè)效率

當前電力系統(tǒng)自動化控制技術逐步完善，油田工程逐漸變?yōu)闄C械化作業(yè)模式，在油田采集工作上取代了人工勞動力。其中電力系統(tǒng)的可控制性與高效化工作模式，為整個油田系統(tǒng)的工作環(huán)境打下了堅實的基礎。其中主要發(fā)展方向分為三部分：分布式方向發(fā)展、圖形化方向發(fā)展、遠處化方向發(fā)展。控制系統(tǒng)通過新型計算機管理模式，能夠更加高效的處理油田作業(yè)過程中遇到的各種問題。加強工作效率的同時，也提高了油田采油過程中的信息收集能力。通過云端服務器進行儲存，當信息進行評估時，可以通過計算機服務器端口進行輸出。

4 油田電力系統(tǒng)自動化控制技術的發(fā)展前景

對于油田電力系統(tǒng)來說，自動化控制技術的發(fā)展速度，將決定油田行業(yè)內(nèi)部智能化管理化工作效率的高低。同時，為了提高工程質量，保障油田日常作業(yè)過程中的成本利用最大化，應加強電氣工程技術發(fā)展，同時提高相關人員專業(yè)素質，保證在項目實施過程中能夠最大化的發(fā)揮工作效益，提高企業(yè)運行速度。

4.1 多樣化功能

如今智能化應用系統(tǒng)在很多領域都有所涉及，對于油田電力系統(tǒng)來說，智能化應用系統(tǒng)可以為整個油田工程提供多元化的解答，特別是面對不同問題時，可以通過智能化技術，對整體油田工程進行數(shù)據(jù)模擬。如今我國自動化控制技術領域，需要智能AI模擬的方面很多，往往需要對其進行綜合控制，這樣可以保證減少勞動力損耗的前提下，進一步提升油田內(nèi)部電氣設備的使用頻率，從而提高企業(yè)效益，進一步節(jié)約公司成本。但智能化應用系統(tǒng)也存在一定的缺陷，例如由于是分布式控制系統(tǒng)，再出現(xiàn)系統(tǒng)故障時，維修過程較為繁雜；同時原配件的生產(chǎn)材料廠家定價不一致，在購買過程中容易出現(xiàn)價格差異。

4.2 最優(yōu)化設計

對于油田電力系統(tǒng)智能化控制技術來說，通常需要將整個系統(tǒng)進行統(tǒng)籌化設計。由于機器計算的便捷性，當面對繁雜的數(shù)據(jù)處理時，智能化控制系統(tǒng)可以從龐大的油田電氣數(shù)據(jù)庫當中尋找符合該課題的最優(yōu)解。這個過程當中往往是需要相關管理人員進行綜合控制的。對于智能化控制技術來說，往往內(nèi)部存在一個控制終端，需要相關控制人員對其進行綜合控制，這個過程可以將油田工程整體控制化簡為零，保證設置過程中能夠減少控制步驟，提高企業(yè)內(nèi)部工作效率的同時，同時也可以降低企業(yè)內(nèi)部資金消耗，使每一個油田工程都可以達到最優(yōu)化設計。

此外，對于整個企業(yè)內(nèi)部自動化控制系統(tǒng)工程設計過程中來說，需要保證每個設計人員都具有自己的設計思想，保證在設計過程中能夠展開頭腦風暴。通過設計人員進行最初化設計之后，往往需要對整個自動化控制系統(tǒng)進行綜合優(yōu)化，這個過程需要智能化技術進行改進。通常傳統(tǒng)控制系統(tǒng)在進行統(tǒng)籌設計過程中，是由設計人員對其進行綜合設計的，然而在人為設計過程中，往往存在著一定程度上的誤差，導致油田內(nèi)部電氣工程自動化設備無法做到高精度，這樣會影響到工作效率[3]。當使用智能化控制系統(tǒng)時，可以完美地解決這一問題。由于智能化控制系統(tǒng)能夠將各個工藝進行綜合設計，這樣可以提高油田工程自動化工作效率，保證自動化控制技術與現(xiàn)代智能技術相結合，節(jié)約勞動力，保證經(jīng)濟收益。

5 結語

如今電力需求已經(jīng)成為各行各業(yè)工作中的必需品，對于油田基礎采集工程來說，完善電力系統(tǒng)自動化控制技術，可以有效地提高油田采集工作效率。當前智能化時代已經(jīng)來臨，越來越多的工程現(xiàn)場采用無人值守制，在油田自動化控制技術發(fā)展的過程中，保障電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行，并減少電路運輸過程中的能量損耗，是當前油田電力系統(tǒng)自動化控制技術的主要發(fā)展方向。