油田工程建设论文

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一、地面工艺建设

1.1集油工艺。在阿尔油田187口油井的集油工艺采用了环状集油、末端掺水、井口连续计量的集油流程，共建设了13个环，该集油流程最大的好处就减少了管线的铺设、不用建计量站，降低建设费用，缺点是：一是无法采用传统的方式对单井参量进行计量；二是需要对二个端点的掺水量进行控制，以防掺水量不平衡，造成管线冻堵；三是对混合液的温度（阀池）需要进行监测，以此来调整端点的掺水量。对于以上问题的解决，靠人工来完成有很大的困难，只有采用先进的自动化技术来实现，对此采用了目前在华北油田已成功应用的油井无线监控技术和软件计量技术，实现示功图、井口压力、电参量等生产参数的采集和人工远程启停抽油机，实现了示功图井口连续计量和抽油机井系统效率的在线测试；为了提高示功图计量的精度，配套了计量标定车和油井示功仪在线标定设备，对算产误差大的井进行标定，利用示功仪在线标定设备对示功仪进行定期标定，以保证平均计量误差≤10%。对阀池的温度采集，通过无线将温度数据传输到就近的一口油井的自动化设备上，与油井参数一同上传。

1.2注水工艺。在阿尔油田127口注水井的工艺采用了支状串联注水、井口调控的注水流程，该集油流程最大的好处就减少了管线的铺设、不用建配水间，降低建设费用。缺点是：一是无法采用传统的方式对单井注水量进行计量；二是无法对单井注水量根据配注进行调整；在井口安装高压流量自控仪，通过注水井监控系统把单井生产数据上传，并接受监控中心下发的注水量调控命令，实现注水井的自动监控。

1.3站场工艺。在阿尔油田建有2座阀组间、1座联合站。阀组间工艺包括掺水分配计量、混合液回站计量、压力、温度、可燃气体监测与排风扇联动控制等；联合站工艺包括集油、分离、伴生气处理、掺水、外输、污水处理、注水、消防、加热、天然气发电等工艺流程。原油处理采用密闭处理流程；利用两相分离、三相分离和大罐抽气最大限度的收集天然气，用于加热炉燃烧和天然气发电；污水经过沉降、过滤后注入地下，采用了14台套集成撬装设备，简化了工艺流程。阀组间数据采集：温度、流量、压力、可燃气体和视频等生产数据和图像等的实时采集；排风扇与可燃气体报警联动，实现无人值守。联合站自动化监控：对生产过程进行动态、实时、逼真的显示；能够对监测的结果自动存储入库；能够对异常的情况及时准确的进行报警；并且能够根据需要进行报表打印等功能；在控制方面实现了：回水罐自动补水控制，污水灌液位控制，三相分离器油室、水室、气室的液位、压力自动PID调节控制、注水泵变频控制、电动阀远程开关控制、泵启停控制。从而能够使整个联合站的各设备的运行情况和生产流程，实现远程监测和控制。阿尔联合站监控点约4000余点，接入第三方设备的控制系统14台套。

二、自动化系统设计

2.1结构设计。阿尔油田的自动化建设，以联合站为中控室为监控中心，以单井、阀组间和联合站等各个生产单元为节点，构成一个二级SCADA自动化监控管理系统。各生产单元采用远程终端单元（RTU）或PLC等检控装置，实现数据的自动采集和控制，并通过无线和有线方式实现数据通讯，自动化系统结构。抽油机井生产现场的示功图、压力、温度等监控仪表，全部采用433MHz短距离无线通讯技术，实现信号的无线传输，最大限度减少了对草原的破挖。单井与监控中心采用McWell无线宽带通讯系统，McWiLL是一种基于全IP移动宽带无线接入系统，能提供超大容量的移动宽带数据和移动语音业务，可以为油田单井的视频监控和数据采集提供无线宽带接入方式。解决了偏远地区的数据、图像和语音的通讯问题。

2.2监控中心。根据油田的规模，在阿尔联合站建设属于站场一级的监控中心，按照《油气田地面工程数字化建设规定（试行）》的要求，应具有以下功能：

（1）对站内与所辖井、站（厂）、管道的工艺参数进行数据采集、处理；动态工艺流程显示；报警、事件管理及报表的自动生成打印；

（2）实时和历史数据的存储、归档、管理以及趋势图显示；

（3）PID控制、批量控制、逻辑控制和紧急停车；

（4）单井计量管理；

（5）站场可燃（有毒）气体、火灾报警和安全状况监视；

（6）经通信接口与第三方的监控系统或智能设备交换信息；

（7）为上一级计算机控制系统提供有关数据并接受其调度指令。

2.3软件系统设计。对照监控中心所具有的功能要求，油田生产自动化系统的上位机软件主要由组态软件、实时数据库和应用软件等构成。

2.3.1组态软件。采用美国Wonderware公司的Intouch人机组态软件包。是实现人机界面生成最快捷和最容易的一款软件，充分利用其提供的各种绘图工具和动画连接技术，使图形、文字等与现场的数据相关联，创建以窗口为界面的工艺流程动态显示。

2.3.2实时数据库系统。采用美国Wonderware公司的InSQLServer实时数据库系统。可实现实时数据的秒级存储，对后期工艺过程进行优化控制和在线分析，及时调整工艺参数和大数据分析，打下良好基础。

2.3.3示功图量油软件系统。在采集的地面示功图时，同步对电参量（电流、功率等）进行采集，实现油井产液量计量、系统效率的自动计算、油井工况诊断、优化决策、数据网络查询等功能。

三、结论

油田地面流程建设中，应用一级（一级半）布站，采用相应的自动化技术来支持地面生产工艺流程，与常规三级部站对比，节省建设投资约30%，同时实现数据采集、流程控制、安全监控、自动报警等功能，为系统优化、节能降耗和安全生产起到一定的支撑作用，提高了管理水平，降低了劳动强度。

作者:李鑫杜勇贾永良罗铁军张姿单位:华北油田采油工程研究院