海上平台监控系统分析研究

邹剑（中海石油（中国）有限公司天津分公司 天津 300452)王乐英(大港油田石油工程研究院 天津 300280）

一、海上油田监控系统的发展现状

海上油气田自动化技术的基本内容，一般来说就是采用合适的自动化设备对生产过程进行监测、分析和控制。它包括采油、注水、集输、油气水处理和油气储运这几个过程，这些过程的完成首先需要借助于安装在油水井、采注计量站、接转站、脱水站、含油污水站、原油稳定站、天然气处理站、注水站、油库中的工艺设备，以及连接这些站间的管线来实现，但要很好地完成生产任务，仅靠这些工艺设备还是不够的，还需要有各种自动化设备以及生产的操作和管理人员。

海上石油天然气行业工业监控系统应用具有以下特点：

（1）采油平台之间距离一般比较大（几公里至几十公里），因此要求长距离传输；

（2）井站的无人值守远程控制决定了要具备能抵抗恶劣天气环境的能力；

（3）整个系统庞大，监测井站数量多，要求通信系统速率要高，轮询响应时间快；

（4）石油天然气行业为国家的能源基础，其所采用工控系统都是最先进可靠的设备，所以作为整个系统的关键部分，通信链路也必须要可靠稳定且性能优异。

随着油田现代化管理进程的不断加快，迫切需要一种全天候、24小时无人值守的监控方式，以保证采油井、输油管和储油罐不会因为复杂的工作状况、工作人员的违章操作等的影响，造成不必要甚至是巨大的损失。

二、平台采油、集输工艺流程

卫星平台上有采油树、配电室、加热设备、计量设备、安全检测设备等，完成油气的开采、计量、加热、输送等过程。在这些设备上分布着众多的检测和控制点，如计量分离器液位、液位开关，加热器温度检测、调节、开关控制，采油电泵的电流、电压检测，缺相、短路检测，遥控开关井等。中心平台接收卫星平台来油，在中心平台完成油气水分离、天然气发电、原油外输、注水水质处理等过程。中心平台上的监控系统要求功能较强，逻辑关系较复杂。

平台工艺流程路径如下：

（1）采油方式

海上油田采油方式依据各层系油藏特点而定，其中深层系以自喷为主，浅层系油藏以机械采油为主，油井机械采油设备主要为电潜泵。

（2）完井管柱

管柱尽可能采用井下安全控制，以确保安全生产，管柱结构在满足采油工艺、井下作业和测试工艺要求的前提下，尽量简单。电潜泵采用变频启动装置，管柱由油管、井下安全阀组成、过电缆封隔器、电泵机组及扶正器、强磁防垢器、单流阀、泄油器等组成。

（3）注水工艺

采用中心平台取水并处理、卫星平台配水的方式注水，开发初期注清洁海水，随着开采过程的进行，用采出污水加海水注入。

三、海上平台监控系统原理分析

2.1、无线远程监控系统的组成

无线远程监控系统，是微机技术与通信技术结合的一种简单可靠的远程数据传输系统，系统由中心站和多个子站组成。中心站与子站间的距离可达数十公里以上。子站及时对各种被测物理量进行采集、处理，并以无线方式传输到中心站。中心站可定时或随时接收子站传输的数据，将接收到的各子站的数据进行显示、存储，配上相应的软件，可进行各种计算，报表打印，曲线显示，还可并入局域网，供网上用户使用各个子站的数据。

2.2、系统需求分析

根据采油平台的生产工艺，系统的预期设计应实现对以下各种参数的监控，实现完善的系统功能：

2.2.1 系统监控参数的确定

第一种是安全生产必须的：温度、压力、液位高低限报警，电泵停泵报警、遥控电泵启停，遥控井上井下安全阀及遥控紧急关断，火灾、可燃气体检测报警，消防等。

第二种是生产管理需要的：油温、油压、回压、套压、井下压力和温度、注水压力、电泵运行参数、油气水计量、注水计量等、海管干温、干压、流量、密度。

2.2.2 控制系统操作方式需求

（1）自动流程方式

自动流程方式指在计算机监控画面上用键盘或鼠标操作流程的自动启动和自动停止，它是控制系统工作的主要方式。

（2）现场手动方式

此方式指在设备现场通过现场开关或按钮直接操作设备。主要用于设备调试和维修，在系统调试和投入运行之前，检验设备安装和接线是否正确，投入运行之后，检测设备故障。

三、远程通信监控系统的应用

某海上油田多年来产量一直保持在 100万吨以上，是一个拥有良好开发前景的浅海油田。新建海上采油平台采用无人值守的采油模式，该模式拥有国内外其它海上油田采油模式所不可比拟的优点。

（1）从系统的需求分析出发，为满足海上中心采油平台对无人值守平台进行监控的需要，确定系统所应具备的功能，在分析了海上采油平台采油工艺以及无线远程监控系统基本原理的基础上，提出基于无线数传技术的监控系统的体系结构框架。

（2）利用无线微波数传技术，对海上采油平台监控系统进行设计，选取工控机和可编程控制器作为整个监控系统主要设备，搭建监控系统的硬件网络。

（3）针对海上采油平台周围环境的特点和监控系统的一些特殊性要求，分析了系统可能存在的薄弱环节，在系统软硬件设计中采取了相应的抗干扰措施。

（4）在完成监控系统软、硬件的建立后，对系统进行了安装调试，并对数据监测、报警提示等功能进行了全面的实验考察。

四、结论

本文实现了把卫星平台上传感器所采集的需要监测控制的参数数据通过无线传输的方式发送到中心平台计算机上，为中心采油平台监控卫星平台现场各类参数提供了方便，使技术人员可以在中控室内方便地了解卫星平台现场情况。一旦出现异常情况可及时反应，比人工定时巡检更全面、及时、准确。系统设置与操作使用比较方便，它可以安放在相距几公里外的卫星平台上，省去了铺设海底电缆昂贵费用，减少布线的不便，更利于现场标准化，同时使生产更加安全可靠；大大提高了现场的现代化管理水平，可以节约大量的人力，物力，减少开支。