一、應(yīng)用背景

目前，在大部分的鉆井平臺中，維護油田注水站的工作狀態(tài)主要通過人工方式進行，這種方式不僅作業(yè)效率低且對工人的經(jīng)驗有著較高要求。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設(shè)備的工作狀態(tài)，通常需要在數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)查看上耗費大量人力。

在此背景下，構(gòu)建一個自動化油田注水站監(jiān)控系統(tǒng)將極大地降低人工維護成本，讓復(fù)雜惡劣環(huán)境下的油田注水站得到有效的遠程監(jiān)控和管理。隨著通信及自動化相關(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)和自動化監(jiān)控技術(shù)，實時掌握油田注水站的任何設(shè)備的動態(tài)信息。

從當(dāng)前國內(nèi)外已有的研究來看，實現(xiàn)全自動化油田注水系統(tǒng)是未來油田注水系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)發(fā)展的趨勢和方向，而實現(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

在自動化控制系統(tǒng)實現(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。

針對于國內(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)建一個通用的油田注水站遠程監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對油田注水站的遠程監(jiān)控。該解決方案對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: 注水站測控系統(tǒng)構(gòu)成

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

液位和現(xiàn)場壓力檢測儀直接與AI模塊相連，產(chǎn)生的信號在PLC中進行采集，并進行數(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中進行遠程監(jiān)控。

四、虹科eX700G系列HMI特別之處

該注水站測控系統(tǒng)中，虹科eX700G 系列HMI使用其配套的JMobile Studio軟件進行工程配置，配置常用功能有：標(biāo)簽定義、警報觸發(fā)、配方轉(zhuǎn)儲與還原、用戶組權(quán)限定義、雙語設(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)、報警顯示、報表、注水流量控制、數(shù)據(jù)庫等功能。其中：

1.注水流量控制

為控制流量，注水平穩(wěn)，當(dāng)最開始注水的時候，加大注水流量；當(dāng)注水壓力快達到設(shè)定值時，減小注水量，平穩(wěn)注水，從而實現(xiàn)精確注水，平穩(wěn)控制。本注水站測控系統(tǒng)需要針對各個注水井的實際情況，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，針對各個注水井系統(tǒng)分別設(shè)定了對應(yīng)的注水流量。

2.報表

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)控數(shù)據(jù)對象為注水流量，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。為實時監(jiān)控各個泵出水流量，記錄歷史數(shù)據(jù)，形成注水流量報表，本系統(tǒng)可視化界面配置了實時流量顯示功能及數(shù)據(jù)記錄功能，可根據(jù)對應(yīng)數(shù)據(jù)線了解當(dāng)日流量變化曲線。

3.報警顯示

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

4.數(shù)據(jù)庫

本系統(tǒng)還支持?jǐn)?shù)據(jù)庫功能，利用數(shù)據(jù)庫歷史數(shù)據(jù)信息可以對油田注水站的運行狀態(tài)及設(shè)備狀態(tài)進行預(yù)測分析，及時地發(fā)現(xiàn)潛在的風(fēng)險和威脅，有效降低油田注水站故障帶來的經(jīng)濟損失，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)計采用全金屬外殼，具有涂層板保護，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等多種防爆認證，提供了設(shè)備在危險環(huán)境作業(yè)中的安全保障。

審核編輯 黃昊宇