《硅谷》：油田自动化仪表的应用和维护研究 |
| 2013-09-11 15:19 作者：房永宽 来源：硅谷网-《硅谷》 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网（《硅谷》杂志）综合 自动化仪表是油田系统中的重要指示测量设备，为检测和控制生产过程提供重要的数据。智能化技术的引入，提高对仪表数据的处理分析效率，提高生产力。对几种典型的自动化仪表的性能和应用进行描述，并对维护工作提出几点建议。
仪表是测量压力、温度、流量、电量等方面数据的仪器，它能够反映设备的运转情况。在油田生产中，尤其在压力和流量测量上发挥重要作用。随着油田设备的升级换代，油田的地面、地下工程中出现了越来越多的自动化仪表，这些仪表被安装在联合站、注水站、集输站等位置，用来测量这些站的功能参数，并进行控制。油田的自动化仪表是一个相互联系的系统，随着电子技术和网络技术的发展，自动化仪表正在朝着系统化、集成化、智能化的方向发展，在整个油田的数据控制、信息采集和数据分析、转换等方面起着关键性的作用。
1智能化趋势在油田仪表中的发展
智能化技术具有可靠性高、精确度高，其良好的性能使人机对话功能得到很好地发挥，所以它具有很高的可开发性，在油田的生产和管理中有广阔的发展空间。运用智能化技术开发的软件，大大提高了油田测量系统的性能和效率，让传统的仪表测量功能得到了极大地拓展，测量仪表的设计中可以加入智能化驱动软件，可以对虚拟仪器结构和性能进行改进。在和网络技术结合以后，具有模拟识别功能的软件可以接收远程测量和数据采集，以进行信息的分类存储和应用。油田自动化技术的深入研究和应用，提高了油田的生产效率和管理水平。新型的油田自动化系统包括了计算机、控制、通信、共享、开发、管理等，是一个综合性的系统。这个系统的高智能化可以降低石油开采的成本，提高开采效率，稳定、安全、可靠，是油田发展的必然选择。随着智能化概念的深入人心，各大油田纷纷根据需要开发了自动化程序，把高速的工业以太环网作为传输介质，集成各种单机监控模块，可以对生产现场进行动态、静态地模拟，有效接收反馈信息，从而进行对油气田的集成化、实时化管理，可以对生产进行及时、准确地控制，因此，智能化是自动仪表的发展趋势。
目前油田自动化仪表的智能化技术已经被应用到了自动控制数据中心的建立上。油田的自动控制中心是整个生产环节的中枢，监控范围涵盖了抽油机井口、原油处理站、自喷井、注水站、输油管等位置，测量的范围越大，对误差的要求越小，对相应的时间要求越短，所以给自动化仪表的应用提出了更高的要求。当然数据中心建立还需要有直观、友好的终端界面来支持以及能够抗油田环境干扰的数据传输设备。
2油田自动化仪表的应用的实例研究
2.1压力测量仪表的性能和应用
1）就地指示压力表的性能和应用
就地指示压力表的使用要根据压力来选择，压力大于40kpa时，应使用弹簧管压力表，其精确等级为1.5级或2.5级，压力范围在-40～0kPa～+40kPa之间时，要选用膜盒压力表，其精确等级为2.5级。当压力在-0.1～0MPa～0～2.4Mpa之间时，宜使用压力真空表.测量粘度高的原油时，要使用隔膜式压力表或膜片式压力表，可以使用弹簧管压力表，但是要在弹簧管压力表中灌入隔离液。当测量的介质中是炔、烯、氨或介质中部分含氨时，要使用专门的乙炔压力表和氨用压力表；当介质为硫化氢或介质中含有硫化氢时，要使用抗硫压力表。遇到有剧烈运动的介质时，要选用耐震压力表或数字式压力表。对于腐蚀性强、粘稠度高的固体颗粒状介质，要使用防腐型膜片式压力表。
2）远传压力仪表性能和应用
压力变送器适合传送标准的信号。当温度不高于200℃时，可以使用法兰膜片式压力变送器来测量高粘度、含有固体颗粒、易堵、易结晶、腐蚀性强的介质，如果使用一般的压力变送器，需要采取隔离措施。对于温度低于120度的工艺管线内的介质，应使用短连接式压力变送器，如果温度高于120度，则需要设置隔离容器，延长引压管的长度。
2.2温度测量仪表的性能和应用
温度测量仪表的使用要根据介质的性质和温度来确定。就地指示温度的仪表一般选用双金属温度计，介质温度要在-80℃～500℃范围内，如果是近距离观测的仪表，刻度盘可以是φ100mm，如果要放在较远的地方，刻度盘直径要为φ150mm。当介质温度低于-80℃时，使用低温压力式温度计。当需要输出标准信号时，则需要增加温度变送器和测温元件，此时适合使用一体化温度变送器；对于烟道气等温度随时变化的介质，不能使用一体化温度变送器，应该使用分体式温度变送器。
测温元件的使用要根据工艺中要求的温度来确定。一般情况下，当温度低于350℃时，使用热电阻，当温度高于350℃时，使用热点偶。热电偶元件还适合在有震动的环境中使用，当然测量的数值不会很精确。如果要求测量的精度高、环境稳定无振动，应使用热电阻。测量机器的温度或管道外壁的温度，既可以用热点偶，也可以用热电阻。双支式测温元件可以满足一个点测温，两个地方显示的要求。铠装热电偶、热电阻，可以满足弯曲安装、快速响应的要求，可以按照设计的场合来选用。
2.3计量及流量测量仪表性能和应用
2.3.1测量油井单井的仪表
1）分离器自动玻璃管计量仪表
这种仪表用来测量油气分离器的液位，带有小型可编程序控制器，所以可以进行计时和计算，从而自动测量单井的原油产量。这种计量仪器改进了以往的计量系统，减少了人工取样化验的环节，可以不间断的测量油量。具有设备组成简单，测量稳定、准确，对油气分离要求低，计量参数科学性高等优点。但是玻璃管计量仪表只适合测量含有一定比例气的油品，而对于油气比过高或过低的油品，计量效果不好。
2）自动计量仪表在油井计量车上的应用
油井计量上配有各种测量仪器，其测量方式有多种。第一种是敞口罐接油，气体放空的方式。这种方法不能测量伴随油而产生的气，而且直接排气既有安全隐患，也不利于环保，所以应用的范围不广。第二种是油气两相分离器配套测重电子衡液测方式。此种方法也是之前把气排放，同样具有技术缺陷，主要在外围油田中使用。第三种是在计量车内建立封闭结构的测量方式。在车厢内加装备加热器，为容器、管路、仪表和设备，对车内进行封闭保温。对于自动化计量仪表的这种应用，具有结构紧凑、行动灵活、不受外界气候影响的优点。而且可以连接工业PC机和笔记本电脑，对测量过程进行控制，对结果进行记录和计算，提高了数据处理和保存的效率。车上还配有车载式分离器，可以使用微差压变送器和电动球阀控制液位，分别采用旋涡流量计和刮板流量计来测量分离后的气和液。此种测量方法可以在油田间按需要进行合理分配，不会污染环境，所以应用范围最广。
3油田自动化仪表的维护研究
3.1常见故障的处理
如果自动调节系统失去作用，首先采用的措施是切换到手动状态，然后根据测量工艺的要求来手动调节阀门的位置，同时观察指示仪显示的阀门位置，看自己是否将阀门调整到了正确的位置。然后在检查反馈回来的测量变量，对故障环节进行判断，找出是在变送部分、调节部分还是在阀门部位存在故障。理除了故障的所在点，才可以采取进一步措施，对症下药进行处理。在复杂的测量系统中，上述故障的判断方法也非常有效，可以有效的缩小检查的范围。对于故障处理，从一开始就要有工艺技术人员的参与配合，这样才能减少对生产的影响。系统中的辅助部件如空气过滤减压器、插件、管线等，要在处理时进行仔细观察，并且要清楚地了解工艺管路的分布和负荷的控制情况。
3.2仪表的日常维护
日常的巡检和常规的保养可以有效地降低故障率，延长仪表的使用寿命。对元件和变送器的检查是日常检查工作的重点。主要观察测量信号、接线和元件，仪表设备容易受到腐蚀或工艺负荷变化影响而出现异常，此时要及时对设备进行检修。变送器的保养要从其耐压、重现性、变差、线性、零点等项技术指标入手，这些是保证变送器正常工作的关键。气动变送器的挡板平行度、电动变送器铝片和平面线圈的位置以及调零弹簧的位置都要经常检查，看其是否正常。
保持清洁卫生也是一项重要的维护任务。定期对仪表进行擦拭、除尘、加油、润滑，如果工作环境中粉尘多、腐蚀性强，则需要定期进行清洗。要注意保持仪表外壳清洁和密封性，保持电源、信号端子、插头插座的干燥、清洁也非常重要，是保持仪表正常工作的必要条件。
作者简介：
房永宽（1972-），男，助理工程师，现在大庆油田有限责任公司天然气分公司，长期从事油田计量仪表、自动化仪表运行维护工作。
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