第九章石油生产基础知识-油田生产自动化

13、油田生产自动化是怎么一回事？

（1）什么是数字化油田

所谓“数字化油田”，就是通过各种数据的集成，把实体的油田放到计算机和网络上，整个油田可以通过计算机呈现出来。

“数字化油田”能够掌握油田所有实时生产信息，找到油田已经勘探开发的全部资源，实现井场基地数据共享、自动采集，以便实时决策。它以数据库为基础，集成了网络技术、网络视频技术、通信技术、地理信息技术，形成了一个综合的安全管理系统。

当井口现场出现安全事故时，现场工人能够第一时间通过网络报警；指挥部门根据网络视频传回的现场情况调用数据库；地理信息系统马上就可以把事故现场位置、现场环境真实地展现出来，而且能够及时观察到现场的变化情况；指挥部门再根据提前制定好的一些应急预案和应急措施流程，采取紧急救援措施。紧急预案启动之后，相关的指挥、调度、消防、医护人员都能够统一协调、调度，保证把事故减少到最低限度。实现了远程视频监控，工作人员坐在办公楼里就能检测到几百公里外的现场情况。

（2）油田数字化管理

油田数字化管理是在信息化整体架构上生产的最前端，它以井、站、管线等生产基本单元的生产过程监控为主，完成数据的采集、过程监控、动态分析、发现问题、解决问题，维持正常生产；与A1、A2建立统一的数据接口，实现数据的共享；是以生产过程管理为主的信息系统，是公司信息系统的延伸和扩充。（勘探与生产技术数据管理系统简称A1、油气水井生产数据管理系统简称A2）油田数字化管理系统充分利用自动控制技术、计算机网络技术、油藏管理技术、油气开采工艺技术、地面工艺技术、数据整合技术、数据共享与交换技术、视频和数据智能分析技术，实现电子巡井，准确判断、精确位置，强化生产过程控制与管理。

（3）自动化生产控制

自动化是提高社会生产力的有力工具之一。高温高压、易燃易爆和有毒有害性气体等作业场所会对人体直接产生危害；人工操作时受大脑思维与体力等多种因素影响，对设备的精准控制是有一定限度的，这就会造成安全隐患；生产过程自动化的实现能从根本上改变这一现状，改善劳动条件、减轻劳动强度、延长设备使用寿命，从而大幅度的提高劳动生产率、降低生产成本、提高生产安全保障系数。

①人工控制过程

自动控制系统是在人工控制的基础上产生和发展起来的。所以，在开始介绍

自动控制的时候，先分析一下人工操作，并与自动控制加以比较，对分析和了解自动控制系统是有裨益的。

一个液体储罐，在生产中常用来作为一般的中间容器或成品罐。从前一个工序来的物料连续不断地流入液体储罐中，而储罐中的液体又送至下一工序进行加工或包装。当流入量(或流出量)波动时会引起储罐内液位的波动，严重时会溢出或抽空。解决这个问题的最简单办法，是以储罐液位为操作指标，以改变出口阀门开度为控制手段。当液位上升时，将出口阀门开大，液位上升越多，阀门开得越大；反之，当液位下降时，则关小出口阀门，液位下降越多，阀门关得越小。为了使液位上升和下降都有足够的余地，选择玻璃管液位计指示值中间的某一点为正常工作时的液位高度，通过改变出口阀门开度而使液位保持在这一高度上，这样就不会出现储罐中液位过高而溢至罐外，或使储罐内液体抽空而发生事故的现象。归纳起来，操作人员所进行的工作有三方面）。

检测：用眼睛观察玻璃管液位计中液位的高低，并通过神经系统告诉大脑。

运算(思考)：命令大脑根据眼晴看到的液位高度，加以思考并与要求的液位值进行比较，得出偏差的大小和正负，然后根据操作经验，经思考、决策后发出命令。

执行：根据大脑发出的命令，通过手动去改变阀门开度，以改变出口流量，从而使液位保持在所需高度上。

眼、脑、手三个器官，分别担负了检测、运算和执行三个作用，来完成测量、求偏差、操纵阀门以纠正偏差的全过程。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满足不了大型现代化生产的需要。为了提高控制精度和减轻劳动强度，可用一套自动化装置来代替上述人工操作，这样就由人工控制变为自动控制了。液体储罐和自动化装置一起构成了一个自动控制系统。

②拟人自动控制系统组成

为了完成人的眼、脑、手三个器官的任务，自动化装置一般至少也应包括三个部分，分别用来模拟人的眼、脑和手的功能。如图9-13-2所示，自动化装置的三个部分分别是：

测量元件与变送器：它的功能是测量液位并将液位的高低转化为一种特定的、统一的输出信号(如气压信号或电压、电流信号等)。

自动控制器：它接受变送器送来的信号，与工艺需要保持的液位高度相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号(气压或电流)发送出去。

执行器：通常指控制阀，它与普通阀门的功能一样，只不过它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度。

显然，这套自动化装置具有人工控制中操作人员的眼、脑、手的部分功能，因此，它能完成自动控制储罐中液位高低的任务。

目前各油气田开展了以井、站库为核心的面向生产前端操作过程的数字化建设工作，实现了井口温度、压力、载荷、流量等生产数据的实时自动采集和站库生产流程运行状态的实时监控。

（4）自动化生产管理的优势

目前自动化生产管理过程已运用在采油、油气处理、管路输送、炼油等生产工艺及设备管理中。实现了信息系统和自动化设备的充分结合，在优化生产作业流程、精简组织机构、提高企业管理水平、减少员工劳动强度、降低操作成本、提高安全生产等方面发挥了显著作用，实现了生产发展方式的转变，在一线生产管理中发挥了实际作用，取得了很好的效果，真正体现了为企业创效、为员工谋福。具体表现在：

①改变了传统的生产管理方式，提高了工作效率和管理水平

数字化建设使生产管理方式转变成为可能，使现场生产管理由传统的经验管理、人工巡检、大海捞针、守株待兔的被动方式，转变为智能管理、电子巡井、精确制导的主动方式。将前方分散、多级的管控方式，转变为后方生产指挥中心的集中管控，这些方式的转变有助于围绕生产运行管理，优化工艺参数、简化工艺设施，优化生产过程，从而大大提高了生产效率。例如巡井由平均3天一次，提高到5～10分钟一次，效率提高了800倍。

②优化了生产管理流程，减少一线用工总量，节约了成本

将数字化与劳动组织结构和生产管理流程优化相结合，使作业区与联合站共建、井站结合、多站合建成为可能，从而减少了管理层级，控制了一线用工总量，构建了与数字化管理相配套的新型劳动组织架构。例如，新疆陆梁油田优化流程后用工总量控制在500人以内，用工仅为新疆油田同等规模采油厂的20％，实现了市区外240公里生产现场的远程监控，改善了沙漠油田一线员工的生产生活条件。

③提供了更好的技术手段，保证人员、设备的安全和生产持续稳定运行

电子巡井、实时跟踪、过程监控、智能预警等数字化技术的应用，能够及时、准确、连续地掌握一线生产动态，保证了生产持续稳定运行；实现了生产现场的自动连续监控，一旦发生生产异常等情况可以及时采取措施，避免现场设备启停带来的风险；减少了员工和车辆的出行，降低了高压、高温装置的巡检、有毒有害环境下的操作风险。

④改善了员工的工作生活环境，提高了素质，体现了以人为本的理念

油田生产现场往往远离城市，地域分散，环境恶劣，传统的管理主要依靠现

场人员值班，耗费大量的人力和物力。通过油气田生产数字化，如图9-13-3所示，将员工从驻井看护、油区巡护、资料录入等简单、重复性劳动中解脱出来，员工集中居住。使员工的工作生活环境和生活质量得到大大改善；同时，员工有更多的时间学习和培训，提高了素质，促进了一岗多能、复合型员工队伍的建设。

作为克拉玛依人，值得我们骄傲的是，新中国第一个油田诞生在克拉玛依，克1 井的成功投产及光辉历程也载入新疆油田建设发展的史册。

克拉玛依1号井（今称克1井）1955年10月29日完钻出油，标志着新中国第一个大油田——克拉玛依油田被发现。它位于克拉玛依南黑油山局部构造上，距黑油山沥青丘西南5.5千米。

1955年1月，为探明侏罗系地层的含油气情况以及研究准噶尔盆地西北缘的地质构造，新疆石油公司独山子矿务局决定打克1井。6月14日，钻井处1219青年钻井队开赴克1井进行钻井施工。在钻至井深620米时，因地层变化提前完钻，用筛管法完井。10月29日，克1井开始出原油和天然气。11月1日，用10毫米油嘴8.5小时产油6.95吨。11月11日，新华社报道了黑油山第一口探井钻成和出油的消息。1956年5月1日，按照当地少数民族语音读音，“黑油山油田”正式定名为克拉玛依油田。现在，克1井已成为克拉玛依青少年教育基地，被新疆维吾尔自治区确定为重点保护文物。

而今的克拉玛依油田，经过半个世纪的勘探开发建设，共发现了26个油气田。2002年12月22日克拉玛依油田原油产量突破千万吨大关，成为中国西部第一个千万吨大油田，实现了克拉玛依油田几代石油人的梦想。