1 系統(tǒng)概述
計(jì)量站是油田的重要組成部分。計(jì)量站生產(chǎn)擔(dān)負(fù)著站內(nèi)各個(gè)油井的液、油計(jì)量任務(wù)，需要及時(shí)、準(zhǔn)確地為油田地質(zhì)部門(mén)提供油藏工程資料。油田計(jì)量站外輸分離器的主要作用是將從地下打上來(lái)的原油進(jìn)行分離，即對(duì)天然氣、油、水三者進(jìn)行分離，在分離器中天然氣在最上層，油在中間層、水在最下層。一般用手動(dòng)操作，油位很容易低于出油口，這樣天然氣就從出油口跑掉，造成很大的浪費(fèi)，并且天然氣的計(jì)量采用雙波紋差壓計(jì)進(jìn)行手工測(cè)量很不準(zhǔn)確，為解決這一問(wèn)題，將油位和天然氣采用自動(dòng)控制和測(cè)量。
2 油井計(jì)量裝置的構(gòu)成
2.1 工作原理
單井來(lái)油經(jīng)三相分離后，原油進(jìn)入油桶，油桶內(nèi)安裝的液位變送器實(shí)時(shí)采集當(dāng)前液位高度。當(dāng)液面達(dá)到設(shè)置的上限排油高度時(shí)，PLC控制主泵排油，當(dāng)液面達(dá)到設(shè)置的高限排油高度時(shí)，PLC控制主、備泵同時(shí)工作排油，防止原油溢出。原油經(jīng)過(guò)在線(xiàn)含水分析儀，刮板流量計(jì)、薄膜閥等排出；分離后的水經(jīng)水堰管口溢出，進(jìn)入集水桶。當(dāng)油或水液位降到設(shè)定的下限關(guān)閥高度時(shí)，排油泵關(guān)閉，進(jìn)行下一桶的油或水的積累。在分離器頂部的氣出口處，設(shè)有溫度、壓力變送器、過(guò)濾器、氣體腰輪流量計(jì)、自動(dòng)式調(diào)壓閥、單流閥等。三相分離器的進(jìn)油管線(xiàn)裝有一套加藥裝置，可連續(xù)可控地給來(lái)油加破乳劑。
2.2 現(xiàn)場(chǎng)控制終端
現(xiàn)場(chǎng)控制終端采用PLC實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集和工藝控制，主要實(shí)現(xiàn)如下功能：
信號(hào)采集：采集現(xiàn)場(chǎng)反饋的液位、蒸汽溫度、流量等模擬信號(hào)和門(mén)禁、泵狀態(tài)等開(kāi)關(guān)信號(hào)。
手自動(dòng)切換：在現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)或緊急狀態(tài)時(shí)，可以通過(guò)人工方式將此站切換到手動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)此計(jì)量站為現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制，自動(dòng)控制流程無(wú)效。監(jiān)控中心只能監(jiān)視此計(jì)量站，不能遠(yuǎn)程控制此站設(shè)備。
自動(dòng)流程控制：計(jì)量站為自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，PLC按照編寫(xiě)的控制流程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。PLC可遠(yuǎn)程接收監(jiān)控中心下傳的參數(shù)，也可接受監(jiān)控中心遠(yuǎn)程的控制命令。
2.3 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)
現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)采用CAN總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心與現(xiàn)場(chǎng)控制終端的網(wǎng)絡(luò)連接，CAN總線(xiàn)具有以下特點(diǎn)：
1.CAN為多主站方式工作。網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息?？梢苑奖愕膶?shí)現(xiàn)多中心控制。
2.CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（速率小于5kb/s），速率最高可達(dá)1Mbs（40m以?xún)?nèi)）。能夠滿(mǎn)足數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)性的需求。
3.CAN上的節(jié)點(diǎn)數(shù)最高可達(dá)110個(gè)，為系統(tǒng)擴(kuò)展預(yù)留有足夠的空間。
4.CAN采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)間短，受干擾概率低，具有極好的檢錯(cuò)效果。
5.CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，使總線(xiàn)上其它節(jié)點(diǎn)的操作不受影響。
3 計(jì)量站SCADA系統(tǒng)
監(jiān)控中心采用世紀(jì)星組態(tài)軟件構(gòu)成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控（SCADA）系統(tǒng)，完成生產(chǎn)監(jiān)控、計(jì)量監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)控制參數(shù)設(shè)置、遠(yuǎn)程控制、趨勢(shì)分析、故障報(bào)警、統(tǒng)計(jì)報(bào)表生成等工作。
為提高可靠性，監(jiān)控中心采用雙機(jī)熱備結(jié)構(gòu)構(gòu)成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。主機(jī)和從機(jī)通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接，正常情況下主機(jī)處于工作狀態(tài)，從機(jī)處于監(jiān)視狀態(tài)，一旦從機(jī)發(fā)現(xiàn)主機(jī)異常，從機(jī)將會(huì)在很短的時(shí)間之內(nèi)代替主機(jī)，完全實(shí)現(xiàn)主機(jī)的功能；當(dāng)主機(jī)恢復(fù)正常后，從機(jī)將控制權(quán)交還給主機(jī)，從機(jī)重新處于監(jiān)視狀態(tài)。同時(shí)，世紀(jì)星組態(tài)軟件雙機(jī)熱備還具備雙機(jī)數(shù)據(jù)冗余功能，保障監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全、完整性。
世紀(jì)星組態(tài)軟件同時(shí)提供Web瀏覽功能，世紀(jì)星的WEB 發(fā)布基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器（B/S）結(jié)構(gòu)，由 Web 瀏覽器（客戶(hù)機(jī)）和 Web 服務(wù)器（服務(wù)器）構(gòu)成，兩者之間采用 TCP/IP 傳送協(xié)議進(jìn)行通信。通過(guò) IE 瀏覽器，輸入服務(wù)器的 IP 地址，就可以查看現(xiàn)場(chǎng)的畫(huà)面和數(shù)據(jù)。通過(guò)Web瀏覽功能，油田管理人員可以隨時(shí)了解到當(dāng)前生產(chǎn)情況及統(tǒng)計(jì)報(bào)表。
監(jiān)控系統(tǒng)主要包括如下功能模塊：
生產(chǎn)監(jiān)控：實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)工藝動(dòng)畫(huà)模擬、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程參數(shù)傳遞、遠(yuǎn)程控制等功能。
趨勢(shì)分析：趨勢(shì)曲線(xiàn)分為實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線(xiàn)、歷史趨勢(shì)曲線(xiàn)兩種類(lèi)型。
實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線(xiàn)用于顯示當(dāng)前8小時(shí)采集數(shù)據(jù)的趨勢(shì)變化狀態(tài)，操作人員可以直觀的觀察到當(dāng)前生產(chǎn)狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中出現(xiàn)的異常情況，降低事故的發(fā)生。
歷史趨勢(shì)曲線(xiàn)用于歷史數(shù)據(jù)的查看，操作人員可以通過(guò)點(diǎn)擊曲線(xiàn)工具欄中的按鈕按照指定時(shí)間間隔左、右滾動(dòng)曲線(xiàn)。可局部放大曲線(xiàn)觀察趨勢(shì)情況，可指定起始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間按照時(shí)間段查詢(xún)趨勢(shì)變化。
報(bào)警信息管理：系統(tǒng)可根據(jù)計(jì)量站情況分別設(shè)定不同參數(shù)的報(bào)警限，當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到報(bào)警窗口，同時(shí)已聲音、閃爍等方式提示操作人員。系統(tǒng)為每個(gè)計(jì)量站提供一個(gè)報(bào)警使能開(kāi)關(guān)，當(dāng)使能開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，此站報(bào)警功能暫時(shí)禁用，防止計(jì)量站維護(hù)時(shí)，頻繁報(bào)警。報(bào)警信息分為實(shí)時(shí)報(bào)警、歷史報(bào)警兩種，歷史報(bào)警窗口可以按照時(shí)間段查詢(xún)歷史報(bào)警信息。
報(bào)表統(tǒng)計(jì)：系統(tǒng)提供日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表、操作記錄報(bào)表等多種類(lèi)型報(bào)表，所有報(bào)表均可輸出Excel格式，方便管理人員統(tǒng)計(jì)分析。日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表包含生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)信息及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)統(tǒng)計(jì)信息，為生產(chǎn)決策及設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)提供參考依據(jù)。操作記錄報(bào)表記錄參數(shù)下傳、控制命令下發(fā)等關(guān)鍵信息，實(shí)現(xiàn)事故的追憶。
用戶(hù)管理：用戶(hù)管理是為系統(tǒng)安全操作而設(shè)計(jì)的。本系統(tǒng)操作權(quán)限分為管理員及普通用戶(hù)兩級(jí)。管理員登錄后，可以操作系統(tǒng)提供的所有功能。普通用戶(hù)登錄后可瀏覽工藝畫(huà)面、趨勢(shì)畫(huà)面等功能，不具備參數(shù)下傳、控制命令等操作權(quán)限。
4 小結(jié)
本系統(tǒng)在油田實(shí)際使用，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油田生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)故障、事故隱患和自動(dòng)完成計(jì)量任務(wù)，從而使油田現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理制度發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變，由昔日舊體制油田常規(guī)的以站設(shè)班，井站值守步行巡檢制，變?yōu)榫緹o(wú)人值守故障巡檢制；由以調(diào)度為中心指揮生產(chǎn)，變?yōu)橐宰詣?dòng)化中心控制室為中心指揮生產(chǎn)。大幅度減少現(xiàn)場(chǎng)工作人員的同時(shí)，由于生產(chǎn)資料幾乎全部計(jì)算機(jī)處理，提高了資料處理的質(zhì)量和速度，減少資料分析統(tǒng)計(jì)人員，極大地提高勞動(dòng)效率，運(yùn)行狀態(tài)良好，有效改善工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了能源，為油田計(jì)量站的科學(xué)管理提供有效的方法。
