淺談儀表控制系統(tǒng)在海洋石油行業(yè)發(fā)展趨勢

李偉

摘 要：隨著計算機(jī)和科技信息技術(shù)發(fā)展水平不斷提高，海洋石油行業(yè)的自動化控制水平也要不斷提高和改進(jìn)，儀表控制系統(tǒng)是海上油氣田開發(fā)工程的關(guān)鍵設(shè)施之一，起到了檢測、報警、控制、計量、保障人員、設(shè)施、環(huán)境安全的作用。文章簡單介紹一下儀表控制系統(tǒng)在海洋石油行業(yè)未來的發(fā)展趨勢，以及新技術(shù)和新產(chǎn)品的應(yīng)用優(yōu)勢和發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：儀表控制系統(tǒng)；智能油田；安防系統(tǒng)；液體超聲波計量；無線儀表

中圖分類號：TH86 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0195-02

海上油氣田自動化程度很高，儀表控制系統(tǒng)相當(dāng)于海上平臺的大腦和安全衛(wèi)士。儀表控制系統(tǒng)一方面連續(xù)監(jiān)測和控制海上油氣田各項生產(chǎn)、公用設(shè)備的正常運(yùn)行，另一方面又對各種意外事故進(jìn)行實時監(jiān)測，一旦發(fā)生意外情況，可以第一時間報警并進(jìn)行遠(yuǎn)程自動處理。

儀表控制系統(tǒng)主要組成（見圖1）：

1 智能油田技術(shù)

1.1 智能油田的定義

智能油田是要利用各種業(yè)務(wù)模型，包括知識庫、專家系統(tǒng)等，對生產(chǎn)和決策做出智能輔助，真正利用信息技術(shù)來研究和管理油田。

智能油田在數(shù)字油田的基礎(chǔ)上，借助業(yè)務(wù)模型和專家系統(tǒng)，全面感知油田動態(tài)，自動操控油田活動，預(yù)測油田變化趨勢，持續(xù)優(yōu)化油田管理，虛擬專家輔助油田決策，用計算機(jī)系統(tǒng)智能地管理油田，從而推動油田企業(yè)提高新增儲量、產(chǎn)量和采收率，保障運(yùn)營與安全生產(chǎn)，最終達(dá)到可持續(xù)的業(yè)務(wù)成長。

1.2 智能油田的基礎(chǔ)與核心

建立智能油田是一個系統(tǒng)工程，而建立數(shù)據(jù)銀行和信息平臺是建立智能油田的基礎(chǔ)。智能油田的核心是將油氣發(fā)現(xiàn)與開發(fā)工作從歷史性分類資料的順序處理改變成實時資料的并行處理，利用實時數(shù)據(jù)流結(jié)合創(chuàng)新型軟件的應(yīng)用和高速計算機(jī)系統(tǒng)，建立快速反饋的動態(tài)油藏模型，并將這些模型配合遙測傳感器、智能井和自動控制功能，讓經(jīng)營者更直接地觀察到地下生產(chǎn)動態(tài)和更準(zhǔn)確地預(yù)測未來動態(tài)變化，以便提高產(chǎn)量和進(jìn)行有效的油田管理，實現(xiàn)各種層次的閉環(huán)優(yōu)化管理最終實現(xiàn)全油田范圍的實時閉環(huán)資產(chǎn)經(jīng)營管理。

1.3 適合中海油特點的智能油田建設(shè)總體目標(biāo)

（1）勘探開發(fā)業(yè)務(wù)遠(yuǎn)程協(xié)作。（2）鉆井的可視化及遠(yuǎn)程協(xié)作。（3）油藏生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動化采集與傳輸。（4）可靠、穩(wěn)定、高效的數(shù)據(jù)與知識管理系統(tǒng)。（5）集中的可視化監(jiān)控、調(diào)度，決策支持（油藏中心、鉆井中心、生產(chǎn)中心、應(yīng)急指揮中心）為現(xiàn)場的勘探、開發(fā)、鉆井、生產(chǎn)提供實時的指導(dǎo)和支持。（6）現(xiàn)場設(shè)備設(shè)施運(yùn)行監(jiān)控與遠(yuǎn)程故障診斷。

2 平臺安防系統(tǒng)

2.1 安防系統(tǒng)任務(wù)和用途

安防系統(tǒng)一般包括：一套以被動監(jiān)測聲納、彩色圖像識別聲納、多功能水下電視、海面定位雷達(dá)、紅外成像和AIS等傳感設(shè)備組合為基礎(chǔ)，安防監(jiān)控中心為數(shù)據(jù)綜合處理中心的水下安防系統(tǒng)，對油田水面/水下等外部目標(biāo)進(jìn)行集中監(jiān)控，及時可靠地做出預(yù)警和報警，降低油田設(shè)施被外來目標(biāo)破壞的風(fēng)險。

2.2 系統(tǒng)總體功能和技術(shù)指標(biāo)

（1）監(jiān)控對象：水面、水下目標(biāo)并評估其威脅。（2）報警方式：圖像、聲音、文字信息。（3）安全距離及對應(yīng)的預(yù)/報警等級和條件可由用戶設(shè)定。（4）系統(tǒng)供電：AC220V/50Hz，功耗不大于6000W。

2.3 系統(tǒng)組成

安防系統(tǒng)由7個子系統(tǒng)組成，系統(tǒng)構(gòu)成樹圖見圖2：

3 液體超聲波計量

3.1 液體超聲波關(guān)鍵技術(shù)

（1）標(biāo)定重復(fù)性與不確定度計算。正確計算標(biāo)定裝置對被檢流量計計量精度的標(biāo)定結(jié)果，準(zhǔn)確評估標(biāo)定重復(fù)性和不確定度，合理表征流量計系數(shù)，上述內(nèi)容關(guān)系到最終的原油計量結(jié)果，關(guān)乎雙方或多方利益。（2）計量撬與標(biāo)定撬設(shè)計。計量撬與標(biāo)定撬的合理設(shè)計關(guān)系到制定的計量與標(biāo)定指標(biāo)能否達(dá)到，通過對計量撬與標(biāo)定撬的優(yōu)化設(shè)計可以有效降低撬的建造成本、空間、重量、能耗，利于操作與維護(hù)。

3.2 液體超聲波流量計的優(yōu)勢

（1）壓降小、量程比高、流通能力強(qiáng)：流量計本身壓降幾乎為零。（2）尺寸小、重量輕：同等量程情況下容積式流量計重量是液超聲的10倍。（3）穩(wěn)定性好，檢定周期長：容積式1年需檢定2次，渦輪1年檢定需1次。（4）無可動部件，可靠性高：容積式轉(zhuǎn)子容易損懷，渦輪葉片容易磨損。（5）結(jié)構(gòu)簡單，備品備件少：只需流量計的備電路板、探頭和傳感器。（6）免維護(hù)性好，并具有自診斷功能：可在線維護(hù)，維護(hù)簡單且成本較低，并且具有智能自診斷功能。

3.3 幾種常用流量計的性能比較（見表1）

4 無線儀表

4.1 無線儀表方案的優(yōu)勢

（1）無需接線盒、無需機(jī)柜和I/O卡件、無需接線，節(jié)省安裝成本。（2）無需維護(hù)傳統(tǒng)接線方式的設(shè)備：如接線、卡件、機(jī)柜。（3）無線儀表智能化、自我組織和管理，能節(jié)省調(diào)試時間；實現(xiàn)迅速投運(yùn)，提高效率。（4）無需采購電纜、橋架、卡件等，節(jié)省采購時間、安裝時間。（5）系統(tǒng)擴(kuò)展的方便、快捷，增加新的測點非常容易。（6）智能診斷：通過AMS實現(xiàn)無線變送器的遠(yuǎn)程在線組態(tài)、校驗、診斷，以及監(jiān)控通訊。

4.2 使用場合（見圖3）

5 結(jié)束語

將智能油田技術(shù)、信息技術(shù)、新型儀表設(shè)備應(yīng)用于海洋石油行業(yè)，發(fā)展綜合自動化整體解決方案及新型技術(shù)，不但可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)品產(chǎn)量，節(jié)省人力投入，還可以降低生產(chǎn)成本，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，增強(qiáng)企業(yè)的綜合競爭能力，是今后海洋石油自動化技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的趨勢。

參考文獻(xiàn)：

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