油气田自动化
油气生产物联网自动化采集控制设备规范V1

2.1 常规数据采集 ..............................................................................................................7 2.2 读仪表参数..................................................................................................................8 2.3 示功图采集(一体化负荷位移示功仪) ..................................................................9 2.4 示功图采集(无线位移、无线载荷) ....................................................................10 2.5 电量图采集................................................................................................................11 2.6 专项数据采集............................................................................................................12
2.1 常规数据采集
井口控制器(RTU)/ 井口控制单元
常规数据
常规应答
仪表 唤醒
休眠
井口控制器(RTU)/井口控制单元接收到常规数据后,发送常规应答,结束 本次通信,使仪表进入休眠状态。常规应答数据中包括仪表修眠时间,仪表将 按此时间间隔进行休眠。
油气田自动化技术应用现状及发展趋势

璃管计量 、油井计量 车 、翻斗计量装 置 、双容积计 量装置 、油井 三相计 量装置等几种类 型。通 过现场 应 用 表 明 , 同类 型 的 计 量 方 法 具 有 不 同 的优 缺 点 。 不 自动 玻 璃 管 计 量 设 备 少 ,可 动 部 件 少 ,运 行 稳 定 、可靠 ,对油气分离要求 低 ,计量参数具有较 高 的代 表性 。玻 璃管计量方式适用 于含一定油气 比油 品 的计 量 , 适 用 于 油 气 比过 高 或 太 低 油 品 的 计量 。 不 人工玻璃 管计量 的优点是装备简单 、投 资少 ,维修 方便 ,经久耐用 。其 缺点是 计量精度较低 。适用 于 含 一 定 油 气 比油 品 的计 量 ,不适 用 于 油 气 比过 高 或 太 低 油 品 的计 量 。 采 用 气 体 直 接 放 空 排 放 方 式 的 油 井 计 量 车 存 在
近 年 来 中 国石 油 的发 展 重 点 逐 步 集 中 到海 上 。 海 上 油 田 由于 受 到 面积 及 重 量 的 限 制 ,分 离 计 量 方 式 失 去 了 自身 的 优 势 , 要 开 发 一 种新 的 计 量 装 置 , 需 即不 需 要 分 流 的 分 离 器 及 其 配 套 的 控 制 设 备 和 管 道 , 以满 足 海 上 及 恶 劣 条 件 下 油 田的 开 发 。油 井 采 出 液 油气 水 不 分 离 计 量 分 为取 样 计 量 和 直 接 在 线 计 量 两 种 方 式 。不 分 离 计 量 方 式 主 要 用 于 滩 海 油 田。 软 件 量 油 是 利 用 由井 口测 量 得 到 的数 据 ,经 过 分 析 计 算 得 出 油井 产 量 的 方 法 。主 要 包 括 液 面恢 复 法 和 功 图法 。 功 图法 避 免 了双 容 积 以数 小 时量 油 折 算 日产 量 带 来 的系 统 误 差 ; 够 实 时 采 集 处 理 数 据 、 能
油气田管道自动化技术研究

由 于 该 管 道 工程 所 经 过 的地 区 的 地 质 、 地理 、 气候 、 环 境、 人 文 以 及 经济状况都存在着相当大的差异 , 针对该工程 的管道 建设 规模 以及输送 的特点 , 根据 该工程 管道 对于 自动化系 统的需求分析 , 该 自动化系 统一 定要设计 先进 的控制技 术、 自动化技术 以及 通信 网络技术 , 并且要 将成 熟的应用经验和技术与现代化 的高速 发展 先进技 术相互结合, 建设一个 先进、 可靠、 适宜并且能够符合 该工程 的管道特 点的 自动化系统 , 这是该 管道 自动化系统设计的最基本的思想 。
统( S u p e r v i s o r y C o n t r o l An d D a t a A c q u i s i t i o n , 简称 S C AD A系统)” 来 实现对 运行管道 的 自动 监控。 本文 通过一些案例来对 管道 自动化 系 统 的构 成 以 及 功 能 , 进 行探讨 。 关键词 : 自动 化 系 统 ; S C AD A系 统 ; 管道; 构成 ; 功 能 中图分 类号 : T E 9 7 8 文献标识码 : B 文章编 号 : 1 0 0 4 — 7 3 4 4 ( 2 0 1 3 ) 1 4 — 0 2 9 2 — 0 2 ( 2 ) 该 自动控制 系统将 自动 、 连 续地监视 以及 控制管道 要和仪 表相 结合进行运行, 从而保证该线 以及站点管道 、 人身 以及设 备的安全, 保证 全线管道的安全。 ( 3 ) 该系统要选择合理 的检测 、 系统配 置方案 、 控 制设备 以及输气管 道 的应 用软件 , 从而可 以使得管发哦达 到以最低 的运行 成本 , 最优 的工 作状况 。 油气 田管道 自动化 技 Nhomakorabea术研 究
油田自动化系统应用效果评价

的驱动 、 MT U通讯驱动 一计量站 、 单井 R T U。从 ( 清管) 站的冗余 R T U不仅作 为过程控制器使用, 同时它还起 测控 设备) 关井层次可以看出, 站外紧急关井减少了通讯 次数, 且控制中 到通讯 处理器的作用 ,一方面通过与井 口 R T U组成局域 网, U与 汁量站、 单井 R T U为同一家公司的产品, 其通讯协 实现本站对所属井 口的集 中监控 , 同时又通过 S D H( 同步数字 心 MT 更具有兼容性 , 使井场 E S D更直接、 更有效 。 体系) 设备 、 光纤、 控制中心 C i s c o 3 8 4 5路 由器等通讯 设备与 议 一致 , 控制中心设置的主 R T U组成局域 网,不仅 能实现远程监控 , 还通过计量站冗余的 R T U实现对所管辖单井的集中监控 。
2 井区 S C A D A数 据 与视频 等 业务 采用 多渠 道 的传输 方式
2 . 1 光 同步 传 输 方 式
6设 备 更 专 业 油气 田 生产 现 场 环 境 非 常 恶 劣 ,荒漠 中要 接 受极 限温 度 的挑战, 而 临 海 区 域 又 要 面 临 高湿 度 、 高 腐蚀 的考 验 : 由于 供 电的 不 方便 , 自动 化 产 品还 需 要 是 低 能耗 的 。基 于 这些 条 件
传输技术的突出特点是利用虚容器方式兼容各种 P D H( 准同步
根据数字化 油田站控 系统 的要求 ,可 以选择性价比高的
数字系列) 体系。S D H传输 网具有智能化的路由配置能力、 上 R T U / P L C产品。 国内控 制器厂家如和利时、 浙大中控 、 北京安 控等 ,都各 自推出了站控系统产 品。其 中北京安控一直从事 下电路方便 、 维护监控管理能力强、 光接口标准统一等优点。 数字化 ) 产品的生产、 研发和系统集成。北京 S DH传输方式 的缺陷: 一是 , 指针 调整机理复杂 。 S D H体 油气 田 自动化 ( u p e r E 5 0系列 R T U采 用了先进 的 3 2位 A R M 技术 , 制 可 从 高速 信 号 中直 接 下 低 速 信 号 , 省去 了多 级 复 用/ 解 复 用 安控 的 S 高效的嵌入式操作系统, 整个系统功能强大、 操作方便 、 集成 过程, 而这种功能的实现是通过指针机理来完成 的: 二是 , 软 定时 、 计数控制 , 还 能完成数据处理 、 件 的 大量 使 用对 系 统 安全 性 的 影 响 。 S D H的 一 大特 点 是 O AM 度高。不仅能胜任逻辑、 ( 网 络 的管 理 ) 的 自动化 程 度 高 , 这 也 意 味 着 软件 在系 统 中 占 高 速 计数 、 模 拟 量控 制 、 P I D、 R T D、 T C、 通讯联网等功能。 其 程 序支持 L D、 F B D、 I L 、 S T、 S F C五种 程 序 语 言 , 可 与 上位 机 组 成 用相 当大 的 比重 , 使 系统 容 易 受 到 计算 机 病 毒 的侵 害 。
自动化在石油和天然气行业中的应用

自动化在石油和天然气行业中的应用随着科技的不断进步,自动化技术在各个行业中的应用越来越广泛。
在石油和天然气行业中,自动化技术的应用具有重要的意义。
本文将详细介绍自动化在石油和天然气行业中的应用,并探讨其带来的益处。
一、自动化在油田勘探中的应用在油田勘探过程中,自动化技术可以帮助提高工作效率和减少人为错误。
自动化的地震勘探设备可以快速获取地下油气资源的信息,并通过数据处理系统进行分析和解读。
另外,自动化仪器的使用可以减少人力投入,降低劳动成本,并且可以在复杂或危险环境中进行作业。
二、自动化在油井开发中的应用在油井开发过程中,自动化技术可以提高油井的生产效率和安全性。
自动化的油井设备可以实现远程监控和控制,减少人员在现场的工作量,降低操作风险。
同时,自动化设备还可以进行实时数据采集和分析,帮助工程师及时了解井口的情况,并做出相应的调整。
三、自动化在油气生产中的应用在油气生产过程中,自动化技术可以提高生产效率和产品质量。
自动化的生产线设备可以自动完成各个生产环节的操作,减少人为误操作和生产停顿的可能性。
自动化系统还可以对生产过程进行实时监测和控制,及时发现并解决潜在的问题。
四、自动化在输送和储存中的应用在油气输送和储存过程中,自动化技术可以提高输送效率和安全性。
自动化的输送管道系统可以在压力、流量等参数异常时自动报警,并进行相应的调整。
自动化系统还可以对储罐进行实时监测,确保产品的质量和安全,避免事故的发生。
综上所述,自动化技术在石油和天然气行业中的应用具有重要的意义。
通过自动化技术,可以提高工作效率、减少人为错误、降低安全风险,并且还可以提高产品的质量和生产效率。
未来,随着自动化技术的不断发展,石油和天然气行业将迎来更广泛的自动化应用,为行业的可持续发展提供更好的支持。
油气田自动化水平及仪表选用

纪红仪表自动化技术作为信息化技术的一部份,也是当代高新技术中发展最快的领域之一,几十年来随着世界自动化技术的飞速发展,我国油气田自动化技术也得到了快速提高。
为油气田开辟生产过程自动化系统提供准确的数据,就需根据油气田生产工艺及介质的特点合理的选用自动化仪表。
如对原油、天然气、水和蒸汽的流量测量,对计量分离器、地下水池、污油池、污水池、缓冲罐、原油罐、轻质油罐、液化气罐的液位测量等。
(1) 自控仪表选型应符合国家及行业有关标准、规范和有关技术规定。
(2) 选用的仪表应满足技术先进、性能可靠、操作维护方便、经济合理等原则;应采用满足所处工艺条件和在工业应用中被证明的成熟产品。
(3) 选用仪表的精确度等级应按工艺过程的要求和变量的重要程度选择;计量仪表的精确度等级应符合国家和行业现行标准规范的要求。
(4) 应根据国家和行业现行标准规范的有关要求,按照工艺场所的爆炸危(wei)险类别和范围以及爆炸混合物的级别、组别,确定爆炸和火灾危(wei)险区内安装的各类电动仪表设备的防爆类型;所选用的仪表设备必须具有公认的权威机构颁发的符合有关标准的防爆合格证书。
(5) 选用的仪表设备应根据所处环境条件确定相应的防护等级。
(6) 现场仪表的接液部份温度范围必须满足仪表使用部位的工艺介质的温度范围;现场仪表的环境温度范围必须满足仪表使用地区的极端环境温度,当不能满足要求时,应采取措施。
(7) 现场仪表的耐压等级应高于或者等于仪表使用部位的设备、工艺部件的压力等级,同类仪表的压力等级应尽可能统一。
(8) 现场仪表应根据介质物性选用合适的材质。
接液部份的材质,在创造厂标准中选择高于或者等同于仪表安装部位的工艺管线或者设备的材质;非接液部份的材质,在满足当地气候和环境条件下,可采用创造厂标准材质。
(9) 同一工程中,所选用的仪表类型、规格应尽可能统一。
(10) 为了防止感应雷对现场重要仪表设备的伤害,现场重要仪表设备应具有防雷保护功能。
油气田开发自动化与智能化技术进展考核试卷

B. VPN
C.加密技术
D.安全协议
11.下列哪个设备在油气田智能化技术中用于采集数据?()
A.传感器
B.变频器
C.电动机
D.泵
12.下列哪个技术可以用于油气田开发自动化的故障诊断?()
A.机器学习
B.深度学习
C.神经网络
D.支持向量机
13.下列哪个系统主要用于油气田的智能化管理?()
A. SCADA
4.物联网技术在油气田智能化中的作用是连接和控制所有设备。()
5.大数据分析可以用于油气田的设备故障预测和优化生产。(√)
6.传感器在油气田自动化中的作用仅仅是收集数据。(×)
7.云计算在油气田智能化技术中主要用于数据存储和计算。(√)
8.自动化技术可以提高油气田的生产效率和安全性。(√)
9.油气田智能化技术中,所有的数据都可以通过无线通信传输。(×)
A. PLC
B. DCS
C. OPC
D. HMI
5.下列哪项技术是实现油气田智能化的重要基础?()
A.云计算
B.互联网
C.物联网
D.大数据
6.下列哪个设备在油气田开发自动化中起到关键作用?()
A.传感器
B.变频器
C.电动机
D.泵
7.在油气田智能化技术中,下列哪项技术可以用于预测设备故障?()
A.机器学习
10.油气田自动化与智能化技术的最终目标是实现__________和__________。
四、判断题(本题共10小题,每题1分,共10分,正确的请在答题括号中画√,错误的画×)
1.油气田自动化技术主要依赖于人工操作。()
2.人工智能技术在油气田开发中主要用于数据采集。()
油气田智能化采油技术研究

油气田智能化采油技术研究一、引言油气田智能化采油技术是指利用先进的信息技术、自动化技术、机械技术等综合技术手段,对采油系统进行全面的智能化改造和升级,以优化采油技术流程,提高采油效率、安全性和可靠性的技术。
随着国内外油气资源的逐渐缩减,油气勘探和生产的任务变得更加繁重。
而油气田智能化采油技术的出现,则为解决这一难题提供了新的途径和手段。
本文将深入探讨油气田智能化采油技术的研究现状、发展前景和主要技术。
二、油气田智能化采油技术研究现状油气田智能化采油技术是目前国际上研究的热点和重点之一,各国正在积极探索新的技术路线和手段。
目前,在智能感知技术、系统诊断技术、智能控制技术以及油气勘探技术等方面,取得了一定的研究成果。
1.智能感知技术智能感知技术是指利用传感器、仪表等设备,将油气勘探和生产的各种参数实时监测,进行数据采集、处理和分析,以实现油气田智能化采油的目的。
目前,智能化传感器、智能化数据采集系统和智能化数据处理软件等已得到广泛应用。
例如,美国斯伦贝谢公司研制的智能井振动系统,利用高精度的加速度计、压力计等传感器,监视井下振动状态并对其进行分析。
根据分析结果,可实时调整井下工艺参数,提高采油效率和生产能力。
2.系统诊断技术系统诊断技术是指将油气田的采油系统进行全面诊断和分析,以发现问题,并及时采取措施以消除故障。
现代系统诊断技术基于面向对象的分析和设计方法,采用专家系统、神经网络、遗传算法等技术手段,快速、准确地进行问题分析和处理。
例如,我国石油勘探局研发的系统诊断技术可以对井下分布式控制系统、液压系统等进行全面检测和分析,发现故障点并提供解决方案。
3.智能控制技术智能控制技术是指利用智能化设备对油气采油系统实现全面、精确的控制和优化处理。
智能控制技术包括自适应控制、模糊控制、优化控制等。
例如,加拿大唐山公司开发的智能化井下控制系统,利用诸如PID等智能化控制算法,对油气采油系统进行智能化控制,可以预测井下设备的寿命和故障,从而实现快速自适应控制。
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• 来油进站压力、温度;外输出站压力、温度; • 电机供电电压、电流; • 缓冲罐、事故储油罐液位;
–气液计量: –缓冲罐液位控制、加热炉功率控制; –通讯联络:汇报参数、接收及执行命令; –辅助设备:如掺活性水工艺等;
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第二节 接转站自动化
• C.缓冲罐液位控制的必要性:
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4、计量站SCADA系统
• 将各个计量站RTU与中控室连接起来,构成数据采集和监 控(SCADA)系统,在中控室完成生产监控。
• 计量监控的任务全部转移到了中控室SCADA系统。
• 中控室SCADA系统既要面向现场RTU,管理实时计量生 产,另一方面还要将生产数据和计量结果传送到MIS系统, 以便进行数据分析处理。
• 采用研祥亚当模块进行数据采集和电磁阀控制,A/D转换 器对应油位变送器和天然气流量变送器:
• ARK-24017 12位8路模拟量输入(8路差分) • ARK-24060 4路继电器输出、4路带隔离数字输入
• 接口:RS-485,2线制 • 速度(bps):1200,2400,4800,9600,19.2K,38.4K
• 1、工作原理
• 单井来油经三相分离后,原油进入油桶,当液面达到上浮球时,浮球 发出信号使气动薄膜阀全开排油,原油经过在线含水分析仪,刮板流 量计、薄膜阀等排出;
• 分离后的水经水堰管口溢出,进入集水桶。同样,当水位升到上浮球 时,薄膜阀打开排水,水经过流量计、薄膜阀排出,当油或水液位降 到下浮球位置,薄膜阀关闭,进行下一桶的油或水的积累。
• 容积过小,则液面波动剧烈,测量时间很短 • 容积过大,则时间过长,测量次数少
–根据各井的产油规律,建立合理的计量制度; –合理选择与使用计量仪表;
• 各仪表的量程范围 • 现场产出水的矿化度
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在具备SCADA系统的油气田,计量站的另一功能是与主站 的通讯及就地监控。
•如某计量站RTU监 控系统如图所示: •主要功能是RTU通 过选井控制箱、电 动球阀1-12实现选 井控制。 •液量计量、含水率
–电容法:根据油和水对电容数值的影响不同来测量 含水率,仅适用于中低含水率情况;
–射频法:根据射频阻抗的不同来测量含水率; –微波法:根据微波传输衰减的不同来测量含水率; –放射性含水分析仪:根据油和水对放射线的影响不
同来测量含水率;
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• 电容法: • 根据油和水对电容数值的影响不同来测量
– 调节电枢供电电压; – 电枢中串联电阻; – 激磁回路串联电阻;
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第二节 接转站自动化
• H.交流电机的调速方法主要有哪些?
– 改变极对数调速;
• 效率高,线路简单,易维修,价格低; • 只能实现2~3种极对数的有级调速 ,范围有限;
– 定子调压调速:
• 线路简单,装置体积小,易维修,价格低; • 效率较低,调速范围较小,不适合大容量电机;06:25 Nhomakorabea6
• 3、油气田自动化的主要内容
»自动检测
对各种工艺参数、设备参数、环境参数的实时测量, 如井口套压、油压、回压、温度等。 三相分离器、电脱水器的油水界面 长输管道的进出口压力温度流量等 各种机泵压缩机的压力、温度、震动、转速等
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• 3、油气田自动化的主要内容
»报警与保护 自动调节与控制 »数据采集、传输、报表、汇总
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• 计量站是油田的重要组成部分。 • 计量站生产担负着站内各个油井的液、油、气三相计量任务,
需要及时、准确地为油田地质部门提供油藏工程资料。
• 油田计量站外输分离器的主要作用是将从地下打上来的原油 进行分离,即对天然气、油、水三者进行分离,在分离器中 天然气在最上层,油在中间层、水在最下层。
• 一般用手动操作,油位很容易低于出油口,这样天然气就从 出油口跑掉,造成很大的浪费,并且天然气的计量采用双波 纹差压计进行手工测量很不准确,为解决这一问题,将油位 和天然气采用自动控制和测量,即采用计算机控制系统。
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一 计量站自动化
• 2 计量站的计量方法主要分为哪两类?
–传统的两相分离法进行计量;
–控制液位的目的是什么?
• 保证密闭输送,减少油气损耗;
–导致液位波动的主要因素是什么?
• 上游的来油流量在波动,导致罐内液位波动; • 上游的来油带有溶解气,导致气液界面模糊;
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第二节 接转站自动化
• D.节流法液位调节系统是如何工作的?
• 节流法液位调节系统示意图如下: • 通过改变节流的程度来调节流量,从而调节液位 • 气动阀的选择:保证安全
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3 采用分离法的计量方案一
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3 采用分离法的计量方案一
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立式分离器
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3 采用分离法的计量方案
• 3.1.计量方案是如何实现的?
–选井控制:采用电动三通球阀
–计量分离:采用立式两相分离器
–气体计量:采用漩涡气体流量计 温度压力补偿 –液体计量:设定某一容积V(m3),然后测量液体充满这
• a.三相流计量类型之一:完全分离型
– 精度高、置信度高、可靠性好 – 复杂、巨大、笨重、通用性很差
气
截
面
油
面
积
水
流动速度
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5 多相流混合计量法
• b.三相流计量类型之二:部分分离型
– 精度、置信度较高,价格适中 – 体积重量偏大、湿气计量没有有效手段
截 面 面 积
流动速度
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个容积的时间秒数T(s),则单日产液量为: Q=V*(24*3600/T) (m3/day)
–含水率f(%):采用含水分析仪检测
–单日产水量:Qw = Q * f
(m3)
–单日产油量:Qo = Q - Q * f (m3)
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3 采用分离法的计量方案
• 3.2.原油含水的在线分析方法主要有哪些?
• 计量速度慢; • 精度较高、置信度高、可靠性好; • 复杂、巨大、笨重、通用性差;
–新型的多相流混合计量;
• 计量速度快; • 体积小、重量轻; • 精度较低、价格偏高;
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3 采用分离法的计量方案一
• A. 加热密闭流程示意图
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3 采用分离法的计量方案一
计量站流程
• B. 计量站流程
2
油气田生产过程
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3
• 2、油气集输生产过程特点
• (1)油井产物复杂。油气水砂盐蜡
• (2)油田地理环境恶劣。沙漠荒原沼泽
• (3)生产单元分布广-点多、面广、线长
• SCADA系统和DCS系统的混合
• (4)生产过程相对粗放---可靠性高
•
皮实耐用。PLC
• 控制精度相对炼厂要求不高
• 在分离器顶部的气出口处,设有温度、压力变送器、过滤器、气体腰 轮流量计、自动式调压阀、单流阀等。三相分离器的进油管线装有一 套加药装置,可连续可控地给来油加破乳剂。
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• 2、计量站远程控制终端(RTU)应能够完成以下功能
• 倒井控制:根据RTU人机界面操作命令或中控室远程操作 命令,自动将某一个或多个油井切换到计量位,并启动计 量。
• 计量流程控制:某一个或多个油井切换到计量位后,实时 采集原油流量、含水率、天然气流量,完成一定时间的计 量(由RTU人机界面或中控室设置)。
• 计量计算:计量过程结束后,根据计量有效时间、原油和 天然气流量累计、含水率情况,自动计算出液、油、气的 日产量。
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• 3、采用模块:
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5、油气田自动化的意义
• (1)科学决策支持 • (2)安全生产保障 • (3)节能降耗经济 • (4)劳动效率提高 • 发展现状
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第一节 计量站自动化
• 1 计量站的任务是什么?
–对各个油气井进行集油; –单独选井,检测油、气、水的各自产量; –对于注水开采,需要检测注水压力及流量;
– 变频调速;
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第二节 接转站自动化
• I.什么是变频调速装置(VFD)?
–一种新兴的交流电机调速技术; –通过变频器改变电动机定子的供电频率来调速 –优点:
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第二节 接转站自动化
• A.接转站的作用是什么?
–油井分散且产量较低的情况下,可降低投资; –汇集各计量站来的油气并进行初步气液分离; –气、液分别干燥、加热处理后送往联合站;
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第二节 接转站自动化
示 意 流 程 图
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第二节 接转站自动化
• B.接转站内那些操作需要自动化?
• 中控室SCADA系统设备包括SCADA服务器、交换机(或 集线器)、打印机等,构成局域网。对于规模较大的 SCADA系统,为提高可靠性,一般应采用两台互为热备 份的SCADA服务器作为SCADA系统的核心,通过双机热 备的主站电台与多个计量站通信。
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中控室SCADA系统设备包括SCADA服务器、交换机(或集 线器)、打印机等,构成局域网。
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4、 两相流混合计量法
• b.两相计量的有关技术有哪些?
– 总量检测(流速检测)
• 容积式仪表、超声波、涡轮、节流装置 • 电阻、电容等电信号的互相关等
– 相分率检测
• 示踪剂法、伽玛射线、电阻抗(电容、电导) • 微波传感器、核磁共振、脉冲中子活化分析等