數(shù)字化油田無人值守模式

姜雨華(大慶油田第四采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所，黑龍江 大慶 163000)

0 引言

無人值守模式是數(shù)字化油田建設(shè)和發(fā)展的重點(diǎn)。目前，很多油田企業(yè)都建立了無人值守模式，雖然如此，數(shù)字化油田無人值守模式尚未進(jìn)入成熟的發(fā)展階段，未來還有著廣闊的技術(shù)發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1 發(fā)展數(shù)字化油田的意義

1.1 持續(xù)推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)油田管理飛躍

在數(shù)字化油田建設(shè)中，用數(shù)字化管控的方式取代了傳統(tǒng)的純?nèi)斯つＪ?，符合油田可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)要求，且實(shí)現(xiàn)了油田管理的創(chuàng)新。在數(shù)字化油田系統(tǒng)建成以后，不僅可以實(shí)現(xiàn)油水井、站間運(yùn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集、存儲(chǔ)、分析與處理，更能夠?qū)τ吞锷a(chǎn)中的全部要素加以全過程、全方位監(jiān)控，這種動(dòng)態(tài)化監(jiān)控模式，有效保障了生產(chǎn)作業(yè)的高效、有序進(jìn)行，即使在生產(chǎn)作業(yè)中遇到了突發(fā)情況，數(shù)字化系統(tǒng)中的相應(yīng)模塊可以在極短的時(shí)間內(nèi)獲得相應(yīng)的信息，快速預(yù)警和反饋[1]。因此，數(shù)字化油田實(shí)現(xiàn)了管理的智能化，對油田企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展極為重要。

1.2 生產(chǎn)管理單元實(shí)現(xiàn)“有人巡檢，無人值守”

數(shù)字化油田改變了油田的管理模式，生產(chǎn)管理單元完全實(shí)現(xiàn)了“有人巡檢、無人值守”的目標(biāo)。在傳統(tǒng)的油田生產(chǎn)作業(yè)中，大多以人工作業(yè)為主，在數(shù)字化油田建成以后，因?yàn)槠渲邪俗詣?dòng)化和數(shù)字化模塊，也就使得在整個(gè)的生產(chǎn)作業(yè)中，自動(dòng)化作業(yè)和管控目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，正是一些自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備和系統(tǒng)的使用，使得在生產(chǎn)作業(yè)中的人力資源投入量大大減少，現(xiàn)場人員的工作量有所降低，機(jī)械生產(chǎn)取代人工作業(yè)的模式下，油田產(chǎn)能、效率和效益都有所提升。在數(shù)字化油田尚未完全實(shí)現(xiàn)以前，油田站間的主要生產(chǎn)單元一般需要24 h有人值守，在每天油田企業(yè)都需要安排專人對油水井開展兩次的巡檢。而數(shù)字化油田建成以后，完全實(shí)現(xiàn)了無人值守的新模式，這就使得在油水井的巡檢中，巡檢周期有所延長，管理人員數(shù)量有所減少。數(shù)字化油田模式下，相關(guān)作業(yè)人員或者管理人員在智能監(jiān)控系統(tǒng)的輔助下，只需要非常短的時(shí)間就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停井，注水與集油摻水都可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制與調(diào)節(jié)，保持了高效、穩(wěn)定的生產(chǎn)作業(yè)[2]。

1.3 信息有效共享，生產(chǎn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)管控

數(shù)字化油田模式建成以后，因?yàn)樵谟吞镏械母鱾€(gè)生產(chǎn)要素之間建立了緊密的關(guān)聯(lián)，也就使得在一切生產(chǎn)作業(yè)的進(jìn)行過程中，有效保障了一切生產(chǎn)數(shù)據(jù)的信息共享與集成，這種信息共享，完全實(shí)現(xiàn)了對一切生產(chǎn)作業(yè)的動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)控，后臺(tái)管理人員可以直接利用數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)來實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)作業(yè)情況[3]。在數(shù)字化油田并未完全實(shí)現(xiàn)以前，全部的數(shù)據(jù)都是由人工處理的，因?yàn)橛吞锲髽I(yè)的生產(chǎn)規(guī)模龐大，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)種類繁多、數(shù)量龐大，人工處理的難度系數(shù)高，數(shù)據(jù)處理消耗時(shí)間長，沒有完全實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的科學(xué)合理利用。而數(shù)字化油田建成以后，信息共享下不僅提升了數(shù)據(jù)處理的效率，更是實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的篩選和剔除，經(jīng)由各種有效信息的合理利用，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)把握。

2 油田無人值守建設(shè)內(nèi)容

2.1 工藝配套建設(shè)

無人值守模式作為數(shù)字化油田建設(shè)中的重點(diǎn)，其建設(shè)過程中，數(shù)字化技術(shù)是關(guān)鍵，為保障無人值守模式在油田生產(chǎn)作業(yè)中的優(yōu)勢發(fā)揮，各個(gè)油田企業(yè)還應(yīng)該完善油田地面工藝配套設(shè)施，保持工藝設(shè)施與無人值守模式的配套性。油田現(xiàn)場的情況非常復(fù)雜，油田企業(yè)應(yīng)安排專業(yè)人員來詳細(xì)分析無人值守模式的建設(shè)需求，不斷對油田站點(diǎn)加以優(yōu)化布局。

2.2 數(shù)字化升級改造

2.2.1 緩沖罐出口控制、應(yīng)急切換，來油泄漏檢測

油田五人值守模式建設(shè)時(shí)，數(shù)字化升級改造極為重要，在緩沖罐出口進(jìn)行電動(dòng)三通球閥的設(shè)置，并將該三通球閥與輸油泵進(jìn)口、事故油箱進(jìn)口之間保持可靠的連接，使得在生產(chǎn)過程中能夠維持正常的作業(yè)流程，即使出現(xiàn)了生產(chǎn)事故，也可以一鍵切換[4]。采輸來油區(qū)域增設(shè)可燃?xì)怏w檢測裝置。

2.2.2 外輸泵遠(yuǎn)程啟停、遠(yuǎn)程切換，外輸緊急截?cái)?/p>

數(shù)字化油田中的無人值守模式下，外輸泵遠(yuǎn)程啟停和遠(yuǎn)程切換是關(guān)鍵的構(gòu)成要素，將外輸泵出口設(shè)置為壓力遠(yuǎn)傳，出口采取電動(dòng)閥的方式，使得在整個(gè)的生產(chǎn)作業(yè)中，完全可以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)罐高低液位、外輸高低壓停泵的目標(biāo)，多泵遠(yuǎn)程控制更為便捷和高效。

2.2.3 加熱爐熄火保護(hù)、恒溫控制，低水位報(bào)警

加熱爐膨脹水箱安裝相應(yīng)的液位計(jì)，在此設(shè)計(jì)下，有效實(shí)現(xiàn)了對液位的連續(xù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)液位低于正常標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，系統(tǒng)中的報(bào)警模塊會(huì)立即啟動(dòng)預(yù)警。加熱爐上安裝氣動(dòng)燃燒器或者全自動(dòng)燃燒器，有效實(shí)現(xiàn)了熄火保護(hù)，根據(jù)生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)需求來實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的靈活調(diào)整。

3 數(shù)字化油田無人值守模式的建設(shè)技術(shù)

3.1 智能機(jī)器人巡檢

智能巡檢機(jī)器人可以輔助無人值守目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橹悄軝C(jī)器人中存在視覺導(dǎo)航功能，在多傳感器信息融合、三維信息感知、激光掃描測距等的融合基礎(chǔ)上，伴隨著油田生產(chǎn)作業(yè)的推進(jìn)，所采集到的各類信息與數(shù)據(jù)都可以及時(shí)、快速上傳到數(shù)控中心，后臺(tái)管理人員在數(shù)據(jù)接收和分析的基礎(chǔ)上，也就實(shí)現(xiàn)了對場站的全面巡檢。智能機(jī)器人中的智能化模塊，可以自主提取有用的信息，在整合基礎(chǔ)上形成巡檢報(bào)表，幫助油田企業(yè)完成場站巡檢。智能機(jī)器人在油田巡檢中的功能、優(yōu)勢非常突出，定時(shí)、定點(diǎn)的巡檢目標(biāo)都得以實(shí)現(xiàn)，克服了傳統(tǒng)人工巡檢下的弊端，巡檢效率大大提升。此外，因?yàn)樵谥悄軝C(jī)器人中兼具視頻監(jiān)控的功能，這一功能使得在巡檢的同時(shí)，可以通過視頻顯示來清晰了解場站現(xiàn)場的具體情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)了異常信息以后，系統(tǒng)會(huì)快速啟動(dòng)聲光報(bào)警，及時(shí)提醒現(xiàn)場相關(guān)人員來處理。

3.2 場站智能檢測

油田無人值守模式下，場站的智能檢測極為重要，智能檢測中綜合了多種的傳感器技術(shù)，在傳感器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的有效結(jié)合下，系統(tǒng)完全可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與分析，這一檢測具有智能化特征。油田生產(chǎn)作業(yè)的現(xiàn)場條件極為復(fù)雜，人工檢測方面存在著諸多的技術(shù)局限，而智能檢測技術(shù)的優(yōu)勢非常突出，通過遠(yuǎn)紅外技術(shù)，可以直接對管道內(nèi)泄漏的氣體和液體實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)探測，一旦檢測到存在氣體和液體泄漏的現(xiàn)象，會(huì)立即進(jìn)行相應(yīng)的處理。相比較而言，智能檢測下對場站內(nèi)氣體、液體泄漏的檢測更為高效和科學(xué)，完全可以在檢測的同時(shí)發(fā)揮該技術(shù)的自動(dòng)提示、及時(shí)報(bào)警優(yōu)勢，相關(guān)人員在對此類突發(fā)事故的處理方面，不僅可以實(shí)現(xiàn)故障的精準(zhǔn)定位，更為故障處理爭取了時(shí)間。此外，熱敏電阻技術(shù)對作業(yè)區(qū)的溫度變化信息采集十分高效，安全預(yù)警得以實(shí)現(xiàn)，通過安全隱患識(shí)別和預(yù)警，有效促進(jìn)了油田安全生產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

3.3 數(shù)據(jù)虛擬化

數(shù)據(jù)虛擬化同樣是無人值守模式下的重要技術(shù)，在數(shù)據(jù)虛擬化下，通過數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)技術(shù)、傳感技術(shù)等的融合下，各種操作集中到了同一環(huán)境中，雖然如此，但在運(yùn)營的過程中互相之間不存在明顯的干擾，伴隨著油田生產(chǎn)作業(yè)的推進(jìn)，無論是生產(chǎn)環(huán)節(jié)還是決策中環(huán)節(jié)，都可以達(dá)到智能優(yōu)化和整合的目標(biāo)。油田生產(chǎn)作業(yè)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息非常多，數(shù)據(jù)虛擬化技術(shù)可以將相應(yīng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和信息實(shí)施分類管理，在分類整合的基礎(chǔ)上篩選出有用的信息，用信息化指導(dǎo)油田現(xiàn)場的生產(chǎn)作業(yè)。數(shù)據(jù)虛擬化系統(tǒng)的科學(xué)配置，可以輔助油田企業(yè)的生產(chǎn)決策、故障處理和安全預(yù)警，知識(shí)庫中集成了全部的信息，知識(shí)庫相應(yīng)信息的利用，相關(guān)人員可以快速進(jìn)行突發(fā)事件的處理和決策。因此，從油田數(shù)字化的總體發(fā)展來看，數(shù)據(jù)虛擬化技術(shù)下的數(shù)據(jù)管理運(yùn)營成本得到了有效的控制，符合油田現(xiàn)代化發(fā)展的目標(biāo)。

3.4 遠(yuǎn)程操作技術(shù)

遠(yuǎn)程操作技術(shù)在油田數(shù)字化領(lǐng)域的應(yīng)用具有突出的優(yōu)勢，可以輔助遠(yuǎn)程控制，改善油田的生產(chǎn)管理模式。抽油機(jī)中的數(shù)據(jù)采集和控制裝置安裝以后，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助下，有效實(shí)現(xiàn)了對全部數(shù)據(jù)與信息的智能分析，后臺(tái)管理人員在遠(yuǎn)程控制下，抽油機(jī)運(yùn)行的過程中，狀態(tài)監(jiān)測的全面監(jiān)測更為高效。在油田配水間通過自動(dòng)控制注水儀的安裝，在一系列的生產(chǎn)流程執(zhí)行中，各類傳感器可以直接將其所采集到的信息全部上傳到綜合管理平臺(tái)，在該平臺(tái)內(nèi)，監(jiān)控中心人員可以根據(jù)生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)需求來進(jìn)行注水參數(shù)的調(diào)整，將相應(yīng)的信息與歷史數(shù)據(jù)對比以后，開展有針對性的規(guī)劃和統(tǒng)籌，實(shí)現(xiàn)對注水量的遠(yuǎn)程控制，這一遠(yuǎn)程控制過程不僅僅體現(xiàn)在對相應(yīng)參數(shù)和操作的控制方面，更保持了整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 結(jié)語

近年來，伴隨著各個(gè)油田企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的日漸擴(kuò)大，很多油田在生產(chǎn)推進(jìn)的過程中，都在積極探索數(shù)字化發(fā)展路徑，但數(shù)字化建設(shè)的過程中，對于新型技術(shù)的使用標(biāo)準(zhǔn)非常高，如果要達(dá)到數(shù)字化建設(shè)的良好效果，專業(yè)人員應(yīng)加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)的利用，推進(jìn)無人值守模式的形成，發(fā)揮該模式在油田生產(chǎn)作業(yè)中的優(yōu)勢，為油田企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。