第九章石油生產(chǎn)基礎(chǔ)知識(shí)-油田生產(chǎn)自動(dòng)化

13、油田生產(chǎn)自動(dòng)化是怎么一回事？（1）什么是數(shù)字化油田所謂“數(shù)字化油田”，就是通過(guò)各種數(shù)據(jù)的集成，把實(shí)體的油田放到計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)上，整個(gè)油田可以通過(guò)計(jì)算機(jī)呈現(xiàn)出來(lái)?！皵?shù)字化油田”能夠掌握油田所有實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息，找到油田已經(jīng)勘探開發(fā)的全部資源，實(shí)現(xiàn)井場(chǎng)基地?cái)?shù)據(jù)共享、自動(dòng)采集，以便實(shí)時(shí)決策。它以數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，集成了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)、通信技術(shù)、地理信息技術(shù)，形成了一個(gè)綜合的安全管理系統(tǒng)。當(dāng)井口現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)安全事故時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)工人能夠第一時(shí)間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)報(bào)警；指揮部門根據(jù)網(wǎng)絡(luò)視頻傳回的現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)；地理信息系統(tǒng)馬上就可以把事故現(xiàn)場(chǎng)位置、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境真實(shí)地展現(xiàn)出來(lái)，而且能夠及時(shí)觀察到現(xiàn)場(chǎng)的變化情況；指揮部門再根據(jù)提前制定好的一些應(yīng)急預(yù)案和應(yīng)急措施流程，采取緊急救援措施。緊急預(yù)案啟動(dòng)之后，相關(guān)的指揮、調(diào)度、消防、醫(yī)護(hù)人員都能夠統(tǒng)一協(xié)調(diào)、調(diào)度，保證把事故減少到最低限度。實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，工作人員坐在辦公樓里就能檢測(cè)到幾百公里外的現(xiàn)場(chǎng)情況。（2）油田數(shù)字化管理油田數(shù)字化管理是在信息化整體架構(gòu)上生產(chǎn)的最前端，它以井、站、管線等生產(chǎn)基本單元的生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控為主，完成數(shù)據(jù)的采集、過(guò)程監(jiān)控、動(dòng)態(tài)分析、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，維持正常生產(chǎn)；與A1、A2建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享；是以生產(chǎn)過(guò)程管理為主的信息系統(tǒng)，是公司信息系統(tǒng)的延伸和擴(kuò)充。（勘探與生產(chǎn)技術(shù)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)簡(jiǎn)稱A1、油氣水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)簡(jiǎn)稱A2）油田數(shù)字化管理系統(tǒng)充分利用自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、油藏管理技術(shù)、油氣開采工藝技術(shù)、地面工藝技術(shù)、數(shù)據(jù)整合技術(shù)、數(shù)據(jù)共享與交換技術(shù)、視頻和數(shù)據(jù)智能分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電子巡井，準(zhǔn)確判斷、精確位置，強(qiáng)化生產(chǎn)過(guò)程控制與管理。（3）自動(dòng)化生產(chǎn)控制自動(dòng)化是提高社會(huì)生產(chǎn)力的有力工具之一。高溫高壓、易燃易爆和有毒有害性氣體等作業(yè)場(chǎng)所會(huì)對(duì)人體直接產(chǎn)生危害；人工操作時(shí)受大腦思維與體力等多種因素影響，對(duì)設(shè)備的精準(zhǔn)控制是有一定限度的，這就會(huì)造成安全隱患；生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)能從根本上改變這一現(xiàn)狀，改善勞動(dòng)條件、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，從而大幅度的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)安全保障系數(shù)。人工控制過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)是在人工控制的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的。所以，在開始介紹自動(dòng)控制的時(shí)候，先分析一下人工操作，并與自動(dòng)控制加以比較，對(duì)分析和了解自動(dòng)控制系統(tǒng)是有裨益的。一個(gè)液體儲(chǔ)罐，在生產(chǎn)中常用來(lái)作為一般的中間容器或成品罐。從前一個(gè)工序來(lái)的物料連續(xù)不斷地流入液體儲(chǔ)罐中，而儲(chǔ)罐中的液體又送至下一工序進(jìn)行加工或包裝。當(dāng)流入量（或流出量）波動(dòng)時(shí)會(huì)引起儲(chǔ)罐內(nèi)液位的波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)溢出或抽空。解決這個(gè)問題的最簡(jiǎn)單辦法，是以儲(chǔ)罐液位為操作指標(biāo)，以改變出口閥門開度為控制手段。當(dāng)液位上升時(shí)，將出口閥門開大，液位上升越多，閥門開得越大；反之，當(dāng)液位下降時(shí)，則關(guān)小出口閥門，液位下降越多，閥門關(guān)得越小。為了使液位上升和下降都有足夠的余地，選擇玻璃管液位計(jì)指示值中間的某一點(diǎn)為正常工作時(shí)的液位高度，通過(guò)改變出口閥門開度而使液位保持在這一高度上，這樣就不會(huì)出現(xiàn)儲(chǔ)罐中液位過(guò)高而溢至罐外，或使儲(chǔ)罐內(nèi)液體抽空而發(fā)生事故的現(xiàn)象。歸納起來(lái)，操作人員所進(jìn)行的工作有三方面）。檢測(cè)：用眼睛觀察玻璃管液位計(jì)中液位的高低，并通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)告訴大腦。運(yùn)算（思考）：命令大腦根據(jù)眼晴看到的液位高度，加以思考并與要求的液位值進(jìn)行比較，得出偏差的大小和正負(fù)，然后根據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)思考、決策后發(fā)出命令。執(zhí)行：根據(jù)大腦發(fā)出的命令，通過(guò)手動(dòng)去改變閥門開度，以改變出口流量，從而使液位保持在所需高度上。眼、腦、手三個(gè)器官，分別擔(dān)負(fù)了檢測(cè)、運(yùn)算和執(zhí)行三個(gè)作用，來(lái)完成測(cè)量、求偏差、操縱閥門以糾正偏差的全過(guò)程。由于人工控制受到人的生理上的限制，因此在控制速度和精度上都滿足不了大型現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。為了提高控制精度和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，可用一套自動(dòng)化裝置來(lái)代替上述人工操作，這樣就由人工控制變?yōu)樽詣?dòng)控制了。液體儲(chǔ)罐和自動(dòng)化裝置一起構(gòu)成了一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)。擬人自動(dòng)控制系統(tǒng)組成為了完成人的眼、腦、手三個(gè)器官的任務(wù)，自動(dòng)化裝置一般至少也應(yīng)包括三個(gè)部分，分別用來(lái)模擬人的眼、腦和手的功能。如圖9-13-2所示，自動(dòng)化裝置的三個(gè)部分分別是：測(cè)量元件與變送器：它的功能是測(cè)量液位并將液位的高低轉(zhuǎn)化為一種特定的、統(tǒng)一的輸出信號(hào)（如氣壓信號(hào)或電壓、電流信號(hào)等）。自動(dòng)控制器：它接受變送器送來(lái)的信號(hào)，與工藝需要保持的液位高度相比較得出偏差，并按某種運(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果，然后將此結(jié)果用特定信號(hào)（氣壓或電流）發(fā)送出去。執(zhí)行器：通常指控制閥，它與普通閥門的功能一樣，只不過(guò)它能自動(dòng)地根據(jù)控制器送來(lái)的信號(hào)值來(lái)改變閥門的開啟度。顯然，這套自動(dòng)化裝置具有人工控制中操作人員的眼、腦、手的部分功能，因此，它能完成自動(dòng)控制儲(chǔ)罐中液位高低的任務(wù)。目前各油氣田開展了以井、站庫(kù)為核心的面向生產(chǎn)前端操作過(guò)程的數(shù)字化建設(shè)工作，實(shí)現(xiàn)了井口溫度、壓力、載荷、流量等生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)自動(dòng)采集和站庫(kù)生產(chǎn)流程運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。（4）自動(dòng)化生產(chǎn)管理的優(yōu)勢(shì)目前自動(dòng)化生產(chǎn)管理過(guò)程已運(yùn)用在采油、油氣處理、管路輸送、煉油等生產(chǎn)工藝及設(shè)備管理中。實(shí)現(xiàn)了信息系統(tǒng)和自動(dòng)化設(shè)備的充分結(jié)合，在優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)流程、精簡(jiǎn)組織機(jī)構(gòu)、提高企業(yè)管理水平、減少員工勞動(dòng)強(qiáng)度、降低操作成本、提高安全生產(chǎn)等方面發(fā)揮了顯著作用，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，在一線生產(chǎn)管理中發(fā)揮了實(shí)際作用，取得了很好的效果，真正體現(xiàn)了為企業(yè)創(chuàng)效、為員工謀福。具體表現(xiàn)在：改變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理方式，提高了工作效率和管理水平數(shù)字化建設(shè)使生產(chǎn)管理方式轉(zhuǎn)變成為可能，使現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理由傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)管理、人工巡檢、大海撈針、守株待兔的被動(dòng)方式，轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芄芾?、電子巡井、精確制導(dǎo)的主動(dòng)方式。將前方分散、多級(jí)的管控方式，轉(zhuǎn)變?yōu)楹蠓缴a(chǎn)指揮中心的集中管控，這些方式的轉(zhuǎn)變有助于圍繞生產(chǎn)運(yùn)行管理，優(yōu)化工藝參數(shù)、簡(jiǎn)化工藝設(shè)施，優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，從而大大提高了生產(chǎn)效率。例如巡井由平均3天一次，提高到5?10分鐘一次，效率提高了800倍。優(yōu)化了生產(chǎn)管理流程，減少一線用工總量，節(jié)約了成本將數(shù)字化與勞動(dòng)組織結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)管理流程優(yōu)化相結(jié)合，使作業(yè)區(qū)與聯(lián)合站共建、井站結(jié)合、多站合建成為可能，從而減少了管理層級(jí)，控制了一線用工總量，構(gòu)建了與數(shù)字化管理相配套的新型勞動(dòng)組織架構(gòu)。例如，新疆陸梁油田優(yōu)化流程后用工總量控制在500人以內(nèi)，用工僅為新疆油田同等規(guī)模采油廠的20％，實(shí)現(xiàn)了市區(qū)外240公里生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，改善了沙漠油田一線員工的生產(chǎn)生活條件。提供了更好的技術(shù)手段，保證人員、設(shè)備的安全和生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行電子巡井、實(shí)時(shí)跟蹤、過(guò)程監(jiān)控、智能預(yù)警等數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、連續(xù)地掌握一線生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，保證了生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行；實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)連續(xù)監(jiān)控，一旦發(fā)生生產(chǎn)異常等情況可以及時(shí)采取措施，避免現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備啟停帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)；減少了員工和車輛的出行，降低了高壓、高溫裝置的巡檢、有毒有害環(huán)境下的操作風(fēng)險(xiǎn)。改善了員工的工作生活環(huán)境，提高了素質(zhì)，體現(xiàn)了以人為本的理念油田生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)往往遠(yuǎn)離城市，地域分散，環(huán)境惡劣，傳統(tǒng)的管理主要依靠現(xiàn)場(chǎng)人員值班，耗費(fèi)大量的人力和物力。通過(guò)油氣田生產(chǎn)數(shù)字化，如圖9-13-3所示，將員工從駐井看護(hù)、油區(qū)巡護(hù)、資料錄入等簡(jiǎn)單、重復(fù)性勞動(dòng)中解脫出來(lái)，員工集中居住。使員工的工作生活環(huán)境和生活質(zhì)量得到大大改善；同時(shí)，員工有更多的時(shí)間學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，提高了素質(zhì)，促進(jìn)了一崗多能、復(fù)合型員工隊(duì)伍的建設(shè)。作為克拉瑪依人，值得我們驕傲的是，新中國(guó)第一個(gè)油田誕生在克拉瑪依，克1井的成功投產(chǎn)及光輝歷程也載入新疆油田建設(shè)發(fā)展的史冊(cè)?？死斠?號(hào)井（今稱克1井）1955年10月29日完鉆出油，標(biāo)志著新中國(guó)第一個(gè)大油田——克拉瑪依油田被發(fā)現(xiàn)。它位于克拉瑪依南黑油山局部構(gòu)造上，距黑油山瀝青丘西南5.5千米。1955年1月，為探明侏羅系地層的含油氣情況以及研究準(zhǔn)噶爾盆地西北緣的地質(zhì)構(gòu)造，新疆石油公司獨(dú)山子礦務(wù)局決定打克1井。6月14日，鉆井處1219青年鉆井隊(duì)開赴克1井進(jìn)行鉆井施工。在鉆至井深620米時(shí)，因地層變化提前完鉆，用篩管法完井。10月29日，克1井開始出原油和天然氣。11月1日，用10毫米油嘴8.5小時(shí)產(chǎn)油6.95噸。11月11日，新華社報(bào)道了黑油山第一口探井鉆成和出油的消息。1956年