［摘要］高度自动化油田自控系统能够实现集输自动化和工艺同步投产，大大降低了人力成本，从而能够有效提高油田的经济效益和社会效益。本文主要对高度自动化油田自控组成、功能、类型、设计和应用效果等方面进行了详细的研究与分析，希望能够为油田自动化建设提供借鉴。
［关键词］油田；自动化；自控系统；设计
1高度自动化油田自控系统的组成和功能
1.1工艺自控系统
油田的自控主系统主要是工艺自控系统，核心主要以集散型计算机控制系统为主，其中监控井口系统、采集数据系统和紧急关断系统等都是其主要的内容。在中心控制室的DCS系统将两个现实操作站联系起来，而且每个显示操作站都可以对全油田的工艺设备进行监视和操控，同时需要将两台打印机配备给DCS系统，记录和打印报警事件以及对生产运行参数报表进行打印是这两台打印机的主要功能。FSS系统主要用于安全报警和紧急停车，该过程是通过DCS和PLC网络通讯接口来实现的，通过该系统可以充分发挥PLC的优点，从而不断提升安全系统的可靠性。遥控终端设备（RTU）一般设置在油井和注水井的井口，其主要作用是对井口的参数进行采集和控制，同时传输到集中处理站和多路通讯控制器。工艺自控系统的主要功能主要包括以下几点：一是通过遥控和遥测等设置，对生产油井井口的油压、回压以及过载的电机电流等进行测量，同时向中控室传递，并及时发出警报；二是自动选井，主要是对单井的油、气和水的参数进行计量，同时保护计量分离器等；三是设置三箱生产分离器，主要是控制生产的参数。
1.2变配电自控系统
变配电自控系统的监控系统主要是以ABB公司的SCSS100为主，该系统的结构主要以分布式多CPU为主，其组成内容包括较高的站级监控微机和较低的阶段控制和保护终端，其基本功能主要是测量电量、遥控投切线路开关、保护自动连锁和通讯等。其中10000kVA变压器两台、10kV的二十回出线、35kV的四回出线等为其主要的监控对象，同时其也具有保护和测量马达控制中心配出线的作用。SCS100系统的最前端直接连接被保护和控制的对象，其是主要的数字继电器，基础主要以微机处理器为主，这些继电器可以由一定预定功能的单元模块独立完成，其中RS232和RS485口为这些继电器所带有的，其通讯功能是通过RS485连接站级计算机来实现的，程序的编写以及整定等是RS232的主要功能。PC机是站级计算机的主要属性，智能多口板是通讯管理计算机的主要属性，每个通讯单元的异步通讯口由8个RS454串行组成，光纤是主要的通信介质，其抗干扰性非常强。人机接口和窗口技术是SCS100系统所具有的，全部的信息都会在彩色的CRT上显示，而且显示的形式都是单线图的，开关的状态以及设定值等都是动态显示的，开关的离合可以通过数字化仪和CRT上的单线图进行遥控，这样可以对所有配电系统的状态进行实时监控。
1.3消防自控系统
某油田由于处于非常偏僻的位置，具有较差的社会依托性，所以全自动固定式消防系统是该油田集中处理站主要使用的，同时将不同的消防系统根据不同的保护对象和区域进行了组建，主要包括干管水喷淋系统、室内火警系统、消防泵控制系统和湿管水喷淋系统等。这些消防系统的控制盘都是不同的，从而可以将自动报警、操作和监控等功能自主完成，而且消防主控制盘会设置在中控室，其能够及时接收各地消防系统发出的信号，将消防系统的全部工作情况显示在控制盘上，从而就能实现分散控制和集中管理全站消防系统的目标。CRT显示器、消防系统模拟图和打印机是消防主控制盘的主要组成部分。操作人员可以通过CRT显示器和打印机上的打印结果得知火灾报警、系统故障的地点和时间等，同时可以在消防系统模拟图上快速找到系统故障。另外控制按钮也是主控制盘上设置的，其主要目的是直接操作重要区域的消防设备。
2自控系统的种类
2.1DCS系统选型
为了根据用途合理地选择DCS系统，需要不断地调查和比较多家厂商的机型，某油田最后选择了美国某公司推出的新一代产品，即选择了DCISystemSix，并应用在了实际生产中。其设计选型的原则主要有以下几点：一是开放式为软硬件的主要结构；二是例外管理是系统主要使用的；三是可以直接进行节点间的通讯；四是数据库的通道和系统组态具有全球性；五是通过联网可以与多个厂家的PLC和PC机取得联系；六是密封性比较好，而且具有较强的抗风沙能力等。
2.2关键仪表选型
首先，气动执行机构是首要考虑的因素，其主要目的是提高可靠性和可维修性，而且气动执行机构是所有调节阀和切断阀等自动阀门必须采用的。其次，对涡轮流量计量的方式进行选择和应用，在外输流量计中不仅要对可靠性和精度进行考虑，同时需要充分考虑其体积大小等方面。最后，在油水界面测量中主要对外浮筒界面变送器进行选择，这主要是由于油水具有较大的密度差造成的。
3自控系统可靠性的设计及应用效果
3.1设计
由于某油田具有极高的自动化程度和较少的管理人员，这就将提升自控系统可靠性的重要性体现出来了。相应的设计人员在具体的设计工作中可以将系统的可靠性从以下几方面进行提升：一是选择的自动化设备要具有很强的抗恶劣环境的功能；二是要独立设置FSS系统；三是冗余设计是DCS系统和FSS系统必须采用的。目前，在国际上普遍应用的就是冗余的设计DCS系统，这也将该系统的特点展现出来，所以也将冗余设计的DCS系统应用在油田中，两台互为热备份操作的显示中心是操作站的主要设计。这种设计有以下几种优点：一是在油田的实际运行中具有很大的信息量，通过这种小设计可以将系统的运行情况显示出现；二是冗余设计可以一对一，从而可以提升可靠性；三是在过程控制和监视不间断的情况下，可以对系统的组态进行修改，而且在油田的二期工程投产中该功能是非常重要的。
3.2应用效果
3.2.1经济效益大大提升
经济效益大大提升主要体现在两个方面：一是通过减少操作人员，从而能够降低人工成本，间接地提高了经济效益；二是为工艺系统安全和平稳运行以及产品的质量提供保障，对于油田生产具有重要的指导作用，从而能够提高经济效益。另外，在节能降耗方面也发挥了重要的作用，主要有以下几点：一是自动化大大简化了油气处理工艺，而且具有全部封闭的生产过程，这样可以最大程度地降低油气蒸发的损耗情况；二是将变频调速器应用到大罐的油气装置中，可以大幅降低电耗和能耗；而且在过滤污水的整个过程中通过使用程序控制，可以大大减少地下水的消耗量。
3.2.2社会效益大大提升
某油田自动控制系统为了提升生产的安全性，对紧急关断系统的FSS进行了设计，该系统独立于DCS系统之外，为工作设备的安全和可靠运行提供了有力的保障。另外在环境保护方面，自动控制系统通过程序控制污水多级过滤和处理的过程，而且由DCS系统来完成这些具有频繁性而且具有较大劳动强度的工作，不但有利于保障过滤质量，同时使过滤后的污水与回注和外排的标准相符合。另外，由DCS系统负责所有的操作和控制工作，操作人员的操作切换不需要到现场就可以完成，从而可以大大减轻操作人员的工作压力和劳动强度，同时也可以提升管理水平。
4结语
高度自动化技术不但为油田的安全和可靠运行提供了有力的保障，而且可以大大提升经济效益和社会效益，同时可以提升管理的水平。针对这种状况，各个油田应该不断提升自动化的水平，为油田的开发和运行提供有力的保障。
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作者:姚洪达 单位:华北石油通信有限公司