一、應(yīng)用背景

目前，在大部分的鉆井平臺(tái)中，維護(hù)油田注水站的工作狀態(tài)主要通過人工方式進(jìn)行，這種方式不僅作業(yè)效率低且對(duì)工人的經(jīng)驗(yàn)有著較高要求。此外，油田注水站的工作環(huán)境惡劣，為了能夠有效地掌握各個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)，通常需要在數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)查看上耗費(fèi)大量人力。

在此背景下，構(gòu)建一個(gè)自動(dòng)化油田注水站監(jiān)控系統(tǒng)將極大地降低人工維護(hù)成本，讓復(fù)雜惡劣環(huán)境下的油田注水站得到有效的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。隨著通信及自動(dòng)化相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，還可以應(yīng)用現(xiàn)代通信技術(shù)、傳感器技術(shù)和自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)，實(shí)時(shí)掌握油田注水站的任何設(shè)備的動(dòng)態(tài)信息。

從當(dāng)前國(guó)內(nèi)外已有的研究來(lái)看，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化油田注水系統(tǒng)是未來(lái)油田注水系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)和方向，而實(shí)現(xiàn)的核心之一就是構(gòu)建穩(wěn)定和智能化的監(jiān)控軟件系統(tǒng)。

二、關(guān)鍵過程與難點(diǎn)

在自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的過程中，精確控制油田注水的流量和壓力的重要性日益突出。研宄發(fā)現(xiàn)，在油田注水過程中，開發(fā)配注量不匹配造成油田泵管的損耗高達(dá)到2.3MPa，嚴(yán)重降低了注水泵的注水效率，導(dǎo)致不必要的能源損耗。

針對(duì)于國(guó)內(nèi)油田注水效率低、能耗高的問題，虹科提供了有效的解決方案：釆用PLC等現(xiàn)代通信技術(shù)和傳感器技術(shù)構(gòu)建一個(gè)通用的油田注水站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)油田注水站的遠(yuǎn)程監(jiān)控。該解決方案對(duì)確保油田注水過程的可靠性和產(chǎn)能的穩(wěn)定性具有非常重要的意義。

三、虹科方案: 注水站測(cè)控系統(tǒng)構(gòu)成

整個(gè)注水站控制系統(tǒng)由上位機(jī)觸控系統(tǒng)、下位機(jī)和測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)組成。采用虹科eX700G戶外強(qiáng)光/易爆環(huán)境專用系列HMI作為上位機(jī)控制系統(tǒng)，與下位機(jī)通過Profibus總線進(jìn)行指令交互。PLC作為下位機(jī)的核心控制器，采用附加模塊提供一個(gè)分布式I/O端口，相應(yīng)的Profibus-DP總線和以太網(wǎng)總線共同構(gòu)成整個(gè)控制系統(tǒng)。

液位和現(xiàn)場(chǎng)壓力檢測(cè)儀直接與AI模塊相連，產(chǎn)生的信號(hào)在PLC中進(jìn)行采集，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理完成后，通過Profibus總線將數(shù)據(jù)上傳到虹科eX700G HMI中進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

四、虹科eX700G系列HMI特別之處

該注水站測(cè)控系統(tǒng)中，虹科eX700G 系列HMI使用其配套的JMobile Studio軟件進(jìn)行工程配置，配置常用功能有：標(biāo)簽定義、警報(bào)觸發(fā)、配方轉(zhuǎn)儲(chǔ)與還原、用戶組權(quán)限定義、雙語(yǔ)設(shè)置等。此外，還具有控制注水系統(tǒng)的啟停、支路管控、工作狀態(tài)、報(bào)警顯示、報(bào)表、注水流量控制、數(shù)據(jù)庫(kù)等功能。其中：

1.注水流量控制

為控制流量，注水平穩(wěn)，當(dāng)最開始注水的時(shí)候，加大注水流量；當(dāng)注水壓力快達(dá)到設(shè)定值時(shí)，減小注水量，平穩(wěn)注水，從而實(shí)現(xiàn)精確注水，平穩(wěn)控制。本注水站測(cè)控系統(tǒng)需要針對(duì)各個(gè)注水井的實(shí)際情況，設(shè)定符合該注水井地質(zhì)環(huán)境、注采需求的流量，所以在控制系統(tǒng)的注水主畫面中，針對(duì)各個(gè)注水井系統(tǒng)分別設(shè)定了對(duì)應(yīng)的注水流量。

2.報(bào)表

由于注水站系統(tǒng)主要監(jiān)控設(shè)備為注水泵，主要的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)對(duì)象為注水流量，所以將注水監(jiān)控功能劃分為：注水泵監(jiān)控以及高壓注水狀態(tài)監(jiān)控。為實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)泵出水流量，記錄歷史數(shù)據(jù)，形成注水流量報(bào)表，本系統(tǒng)可視化界面配置了實(shí)時(shí)流量顯示功能及數(shù)據(jù)記錄功能，可根據(jù)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)線了解當(dāng)日流量變化曲線。

3.報(bào)警顯示

為保證在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)問題時(shí)，能及時(shí)提醒站上員工采取緊急措施，本系統(tǒng)可視化界面還設(shè)計(jì)了報(bào)警監(jiān)控功能，可針對(duì)最重要的監(jiān)控點(diǎn)的注水泵機(jī)組溫度、出口壓力等參數(shù)設(shè)置報(bào)警顯示。

4.數(shù)據(jù)庫(kù)

本系統(tǒng)還支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)功能，利用數(shù)據(jù)庫(kù)歷史數(shù)據(jù)信息可以對(duì)油田注水站的運(yùn)行狀態(tài)及設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)潛在的風(fēng)險(xiǎn)和威脅，有效降低油田注水站故障帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，確保油田注水站的工作穩(wěn)定性。

除上述功能，虹科eX700G系列HMI外部設(shè)計(jì)采用全金屬外殼，具有涂層板保護(hù)，耐腐蝕，適用于惡劣作業(yè)環(huán)境。此外，虹科eX700G系列HMI持有DNV-GL, IECEx, ATEX，cULus等多種防爆認(rèn)證，提供了設(shè)備在危險(xiǎn)環(huán)境作業(yè)中的安全保障。

審核編輯 黃昊宇