數字化油田PLC控制系統(tǒng)應用
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摘要：我國的油田行業(yè)起步相對較晚，當前已經步入了網絡化、信息化時代，常規(guī)的管理模式不符合當前時展的需要，且由于油價的持續(xù)下降，石油企業(yè)單位面臨著較大的挑戰(zhàn)，經濟利潤持續(xù)下降，導致企業(yè)缺乏核心競爭力，在這種情況下，需要不斷進行油田管理模式的改進優(yōu)化，以構建更加具有現(xiàn)代特色的精細化管理結構。
1數字化油田建設的現(xiàn)狀
數字化油田建設能夠提供企業(yè)長期發(fā)展后備動力，是企業(yè)核心競爭力的保證。數字化油田建設所涉及的工程內容包括企業(yè)勞動組織架構改革、生產組織形式改良以及管理程序優(yōu)化等。通過在企業(yè)內部進行全方位的變革，從企業(yè)未來發(fā)展的主體角度進行思考規(guī)劃，從而實現(xiàn)數字化過程中各要素的高效配置，協(xié)調技術、勞動力以及人才等各要素，因而油田數字化建設作為一項系統(tǒng)工程，是企業(yè)建設發(fā)展的長期目標。當前隨著大數據技術在油田數字化建設中應用，深入研究分析大數據技術的基礎上，確保工作的效率以及質量的提升，是當前諸多油田企業(yè)面臨的重點問題。大數據技術的應用過程中，其決策的環(huán)節(jié)可能因為各種問題而出現(xiàn)中斷的情況，主要的影響原因在于大數據的基礎數據庫資源完善性不足，因而無法滿足現(xiàn)實的需要，因而在應用大數據的過程中，需要構建系統(tǒng)、完善的油田基礎數據資源，確保其在油田數字化建設過程中的應用效果。近些年來，數字化油田建設成效非常顯著，隨著物聯(lián)網、云計算等項目的開展實施，使得數字化油田建設已經從分散向集成化過度，而這一任務的完成，與現(xiàn)代化的管理模式革新密切相關，數字化油田的推廣以及普及，是實現(xiàn)其開發(fā)管理一體化體制建設的關鍵，是油田企業(yè)未來可持續(xù)發(fā)展的關鍵，能夠提升企業(yè)的核心競爭力。隨著現(xiàn)代信息技術的發(fā)展，從“互聯(lián)網+”的發(fā)展戰(zhàn)略視角來看，數字化油田逐漸智慧化，優(yōu)化建設能夠降低工作人員的壓力，提升企業(yè)的經濟效益，對于社會發(fā)展大有裨益。
2plc控制系統(tǒng)特點分析
PLC是指可編程邏輯控制器，在整個工業(yè)生產流程中，作為一種能夠實現(xiàn)工業(yè)控制的電子計算模式，具有顯著的特點。
2.1高性價比
相較于傳統(tǒng)模式下的繼電器系統(tǒng)，PLC有著價格成本優(yōu)勢，其造價更加低廉，且整個控制系統(tǒng)，形成了大量的編程單元集成，以此為基礎能夠實現(xiàn)系統(tǒng)的控制功能。將PLC技術與通信技術相結合，可以進行系統(tǒng)的集中管理以及分散控制，整體的性價比相對較高[1]。
2.2使用便捷
PLC主要是通過豐富的編程語言來實現(xiàn)其功能，在應用過程中，其語言的形式比較簡單，邏輯類型圖比較清晰，在實際進行編輯的過程中，規(guī)律性較強，因而對于較多的人而言，通過簡單的學習能夠掌握基礎知識，且沒有計算機編程基礎的工作人員也能夠掌握PLC編程的精要內容。
2.3標準化生產
對于PLC控制系統(tǒng)而言，其主要是通過多種零部件聯(lián)合，形成完整的標準化控制體系。對于整個PLC系統(tǒng)，通過各種零部件系統(tǒng)應用來實現(xiàn)生產能力的標準化。用戶可以根據自身的控制需要，來進行PLC系統(tǒng)的設置調節(jié)，從而實現(xiàn)多種功能的控制。
2.4維護便捷
PLC控制系統(tǒng)在實際應用的過程中，其修改程序比較完備，且系統(tǒng)的設計水平相對較強，因而在實際的應用過程中，可靠性以及穩(wěn)定性較高。在系統(tǒng)運行的過程中，PLC能夠針對各種故障有效調試，在應用過程中，維修保養(yǎng)非常方便，且整體效率較高。
3PLC在數字化油田生產中的應用形式
3.1PLC與無線技術的結合
信息化整體架構生產過程中，以生產的基本單位為前端，形成井、管線生產流程的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)數據采集、過程監(jiān)控以及動態(tài)分析的過程。因油田特殊的地理位置原因，其交通通信設施相對較為落后，而無線局域網技術建設能夠實現(xiàn)數據通信，具有應用便捷、維護方便、成本低廉等多方面的優(yōu)勢[2]。
3.1.1無線監(jiān)控系統(tǒng)在油田開采的區(qū)域內，在生產現(xiàn)場設置無線監(jiān)控點，油田總控室設置系統(tǒng)的中心基站。同時選用優(yōu)波來進行高增益天線的配置，應用點對多點的無線連接的方式，來實現(xiàn)油田總控室以及各監(jiān)控點之間的無線傳輸主鏈路連接，無線通信設備以及現(xiàn)場的PLC有效結合，能夠將生產現(xiàn)場數據、運送實時數據以及設備運轉數據等實時動態(tài)傳輸，提供采油生產調度單位有效資料。
3.1.2數據采集系統(tǒng)通過在油田采油平臺設置抽油機井，在配電箱的位置配置PLC設備，其箱體主要采用鍍鋅槽鋼在油井鋼筋混凝土的底座上固定，而PLC用電取自平臺的配電箱，同時從平臺配電箱獲取各種電機的綜合數據作為參數，通過無線傳導的形式獲取載荷以及位移傳感器信息。在室外主要通過各種傳感器以及PLC控制器，借助儀表保溫套進行保溫，平臺的所有數據采集在PLC處集中，最后通過IP接口向平臺的無線通信模塊匯集，向油田處理中心接入[3]。
3.2PLC控制系統(tǒng)在石油計量中的應用
當前我國的石油行業(yè)納入了PLC控制系統(tǒng)，以人工間歇的計量方式，實現(xiàn)整個計量過程的智能化，通過相關程序的控制，定時對油井進行循環(huán)計量，分析油井的油、氣、水的三相數據，在計量的過程中，通過PLC控制系統(tǒng)能夠對油井的工作狀態(tài)進行分析，分析判斷的基礎上，如果PLC控制系統(tǒng)不工作則可以將此油井跳過，然后進行下一個油井的計量工作。同時PLC控制系統(tǒng)具有較為簡單友好的操作界面，整體的運行穩(wěn)定性較強，便于進行實時監(jiān)測，同時能夠提升油田的計量效率。
3.3PLC控制系統(tǒng)在油田生產水處理中的應用
油田在進行開發(fā)時，通過成套的PLC控制系統(tǒng)進行生產水的處理，能夠將油田作業(yè)生產水充分處理。一旦發(fā)生了生產水處理設備的故障時，通過自動檢測以及診斷系統(tǒng)，將監(jiān)測故障的位置置于控制中心界面處，根據自動監(jiān)測的結果判斷故障發(fā)生的準確位置，隨后采取對應措施展開維修，從而確保油田的生產水及時科學地處理，降低了對于環(huán)境的污染，使得企業(yè)的經濟效益全面提升。生產水處理裝置的主要構成系統(tǒng)包括一系列PLC控制系統(tǒng)，完成數據收集、控制，同時將所有的數據信息內容向控制室傳輸，建立操作人員以及以太網連接，從而進行數據傳輸。通過自動反沖洗裝置能夠將生產成本降低，從而將工人的工作量降低，提高工作效率，改善工作環(huán)境，通過建立自動反沖洗控制系統(tǒng)來實現(xiàn)控制。系統(tǒng)的構成主要包括操作員站、生產水處理控制系統(tǒng)、外圍反沖洗水泵以及電動閥門等，而濾灌的過濾裝置為自動控制裝置，濾灌能夠控制進水、出水以及電動閥等，如果達到規(guī)定的反洗時間，通過系統(tǒng)裝置能夠自動進行反沖，在關閉進出水管的電動閥后，將反沖洗水泵打開，控制反洗水量，自動開啟罐反沖洗進、出水閥，充分攪拌反洗共用時20min，隨后電動閥復位，完成正常過濾過程，整個反沖洗的過程不斷進行。
4PLC控制系統(tǒng)在數字化油田上的應用效果
當前數字化油田有著更加廣泛的應用，能夠顯著提升管理成效，且各項指標呈現(xiàn)穩(wěn)定上升態(tài)勢，通過數字化技術可以提升油田的生產質量以及效率，完善企業(yè)數字化建設，數字化技術多方面的有效應用，使得油田建設體系逐漸全面化、系統(tǒng)化，綜合效益也顯著提升。
4.1數字化管理效益突出
油田數字化建設不斷推進的過程中，其數量持續(xù)增加且建設規(guī)模不斷擴大，石油企業(yè)的集輸工藝、機采工藝等也持續(xù)改進，通過網絡數字技術分析單井荷載數據變化狀況，同時根據電量數據進行數據的搜集處理，可以提供決策參數支持，同時也能夠嚴格控制抽油機的用電量，通過遠程控制技術，來實現(xiàn)企業(yè)管理的轉型，從定性管理到定量管理過度。在為應用PLC進行數字化油田建設之前，企業(yè)的能耗相對較高，而通過對各個環(huán)節(jié)的精細化管理，獲得了較為顯著的成效，如將精細化管理應用到集油環(huán)摻水量管理中，其摻水量持續(xù)減少，從而可大幅節(jié)省成本。而在供電網絡管理系統(tǒng)中應用數字化技術，能夠通過智能型網損管理功能，維持最佳的電網運行狀態(tài)，通過開關進行電網的故障查找，節(jié)約了故障修復的時間，確保供電能夠安全、持續(xù)進行。而通過預警感知以及提醒系統(tǒng)，能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，同時將存在的故障內容向相關部門發(fā)送，根據提供的信息參數來制定解決對策信息，通過網絡技術進行數據信息的實時共享，從而使得各項決策更加高效科學，生產管理過程完全發(fā)生轉變，由事后處理向事前預控以及事中監(jiān)測過度，從而提升整體的管控質量。通過油田的數字化管理系統(tǒng)，進行架構的完善處理，使得人員安排更加精簡，各個班組的劃分以功能為依據，相較于傳統(tǒng)的工作模式，能夠使得工作流程更加精化，形成一種高效的配合模式，將集中遠程管控與站庫二級布控相結合，將指揮中心作為系統(tǒng)管理體制，來進行生產勞動組織的優(yōu)化，也能降低勞動強度。
4.2提升油田管理效率及質量水平
通過PLC進行數據信息的共享，能夠充分掌握生產動態(tài)狀況。在完成數字化建設后，可以將企業(yè)數據由非連續(xù)性的數據點向連續(xù)性的數據點轉變，管理人員根據前線的生產運行狀況進行實時監(jiān)控，改變傳統(tǒng)站間數據信息定期巡邏檢查的方式，通過數字化技術能夠進行定期數據錄入，各項信息通過網絡獲取上傳，能夠防止因為人工記錄而導致的誤差，將企業(yè)的生產運行狀況，通過連續(xù)的信息流反映出來，管理人員通過預警感知系統(tǒng)、電子巡檢系統(tǒng)來了解數據信息，明確前線的生產詳細情況。應用PLC進行數字化油田建設，還能夠提升生產管理單元的勞動效率，企業(yè)的生產管理模式實現(xiàn)了自動化，改變了以往重復復雜工作的局面，提升了企業(yè)員工的工作積極性，工作質量以及效率也得到了提升。以往未應用數字化油田進行生產前，站間的關鍵生產單元需要專員來組織生產，定期進行油水井的巡查，而通過數字化控制，能夠改進站間的管理模式，建立起更加先進的管理體制。
5結語
當前隨著社會技術革新，信息化技術逐漸向各個領域滲透，自動化技術在油田行業(yè)的應用，能夠加速企業(yè)的升級發(fā)展。通過PLC系統(tǒng)在油田數字化建設中的應用，能夠利用其控制系統(tǒng)兼容性的優(yōu)勢，充分發(fā)揮操作控制中的價值，使得一些程序操作更加便捷。在生產作業(yè)過程中加以應用，維持油田的整體安全生產水平，通過針對生產過程中的各個基本單元生產狀況的實時監(jiān)控，能夠發(fā)現(xiàn)生產過程中存在的各種問題，同時提供有效的解決方案。因此，PLC系統(tǒng)在數字化油田建設系統(tǒng)中具有重要價值，其應用前景十分廣闊。
參考文獻
[1]段貴權.PLC控制系統(tǒng)在數字化油田上的應用分析[J].中國設備工程，2020（1）：220-221.
[2]陳慧.PLC控制系統(tǒng)在油田生產和儀表計量系統(tǒng)上的應用[J].數字化用戶，2017，23（40）：69.
[3]孫麗.PLC控制系統(tǒng)在數字化油田上的應用探討[J].石油知識，2019（4）：34-35.
作者：孫虎 桂宏飛 單位：中海石油（中國）有限公司渤中作業(yè)公司
