基於PLC控制的油田自動化計量系統設計

2022-10-12 00:42:03 字數 2423 閱讀 1201

在分析了低產油井常用的玻璃管人工量液技術與裝置中所存在的問題的基礎上,介紹了如何將plc用於一種新型的油井自動計量裝置的設計思路和實施方案等。

對於從站應用s7-200型可程式設計控制器,通過自動切換模組、檢測模組、控制模組和報警處理模組,解決了油井生產過程中低產間歇出油情況下的計量問題,並用s7-300作為主站通過profibus-dp匯流排實時採集各個油井的計量資訊並將這些資訊經過工業乙太網傳給上位機,經過上位機的處理把相關資訊在wincc組態畫面中顯示出來。實現了對各個油井計量資訊的實時監控,並在實際生產中獲得了成功的試用。實現了油井計量自動化,提高了計量精度。

關鍵詞檢測模組低產油井自動計量 profibus匯流排技術工業乙太網

油井產量的計量是油田生產管理中的一項重要工作,對油井產量進行準確、及時的計量,對掌握油藏狀況、制定生產方案,具有重要的指導意義。目前國內各油田採用的計量方法多種多樣,基本實現了自動計量。但油井計量結果差別很大,含水率變化從0到100%變化,油氣比變化從不含氣到氣油比達到80%甚至更高,準確的計量油井產量一直是工程技術人員面臨的乙個難題。

現場自動計量裝置雖然形式各異,但很難有一種計量方式能夠滿足油田全部油井計量的需要,所以對各種計量形式進行對比,找出各種計量方式各自的適應性及適用範圍,將為油田自動計量裝置的現場使用提供可靠的技術保證。

目前國內油田計量站普遍採用玻璃管人工量液,這種計量方式存在以下主要問題:

(1)工作量大,效率低。

(2)低產油井存在產液間歇現象,間歇時間長短不一.短時計量很難得出真實的產量。

(3)油井產液含水率高,人工取樣隨機性很強,很難取準,無法得到真實、穩定、準確的含水率值。

在某些油田,玻璃管人工量液的計量方法已使一些油區的產量計量誤差達到20%的程度。儘管國內很多油田在油井計量方面做了大量研究,實現了油井自動計量。但仍存在以下問題:

(1)由於採用單罐計量,不能真正實現24h連續計量。

(2)所用檢測液位儀表易發生掛料、卡死現象,造成電動閥誤動作,計算結果不準確。

(3)**含水分析儀現場使用效果不理想。

(4)分離器壓油比較困難。

國外油田油井產量的計量自動化程度高,前端採用多通閥或三通閥自動選井,計量裝置多採用臥式分離器或不分離式多相流量計計量。計量裝置一次到位,後期改造很少,裝置造價較高,很難直接引進。國外油田生產管理中對檢測結果要求不高,油井產量穩定,測量周期長,與國內生產組織方式存在較大差別。

一般是國內產品借鑑國外技術,改造後在現場應用,相比而言國內油井計量技術分類更加繁多。

圖1-1系統結構圖

國內油田油井自動化水平參差不齊,乙個油田內部各採油廠之間從自動化實施程度和具體的技術應用差別較大,總體上講還是向自動化水平逐步提高的方向發展,以不分離三相流量儀、兩相分離撬裝計量站、旋流分離質量流撬裝裝置以及功圖量油為代表的各種量油技術在現場得到了一定成都的應用。作為生產配套技術,油井自動化實施水平主要取決於生產管理需求,但油井自動化計量技術的提高也能反過來優化工藝,比如近期大量實施的功圖法量油,採用環形工藝,不再建設計量間。

本系統為油井的自動計量系統,它採用s7-200作為從站的核心控制器對單個油井的採油量資訊進行實時採集,並將採集到的資訊傳給主站,經過主站的處理再傳給上位機。通過wincc組態畫面將各個油井的計量資訊實時顯示出來。整個系統的結構圖見圖1-1.

對於每個從站,整個裝置採用兩個相同的分離器,高6000mm、直徑400mm的分離器由調節閥分成緩衝室和量油室。量油室安裝有上下位兩個射頻導納液位控制器,水包上裝有磁伸縮液位計。乙個進油計量,乙個壓油(利用進油分離器分離出的氣及自身高度),實現連續生產和計量;利用連通器原理,根據油、水密度差間接計算含水,從而實現液量和含水的準確計量。

當油水混合液的液位到達下位控制器探頭時,計時器開始計時,記下磁伸縮液位計的液位l1;當混合液液位上公升到上位控制器探頭時,計時結束,記錄時間t1,記下磁伸縮液位計的液位l2。

上下位射頻導納液位控制器探頭之間的距離為s,容積為標準計量容積q,油水混合液從下位射頻導納液位控制器到上位射頻導納液位控制器的時間為t1,磁伸縮液位計計量的水的高度為l(l=l2-l1)。

設:水的密度為x水;油水混合物的密度為x混合物;含水比率為p。則:

1)得:

2)3)

4)5)

代入6)得7)

兩台分離器依次迴圈計量n次,最終得出產量

8)含水比率

9)主站實時採集從站的計量資訊,並將採集到資訊傳給上位機,通過上位機的處理在wincc組態畫面中將各個從站的資訊顯示出來。

整個從站系統共有9點開關量輸入,16點開關量輸出,4點模擬量輸人。選用s7-200型可程式設計控制器作為本系統控制的核心。由一塊cpu226、一塊em235模擬量擴充套件模組、一塊em222數字量擴充套件模組。

整個從站的硬體組成如圖2-1所示:

圖2-1從站的硬體組成

在從站系統中:自動切換模組用於手/自動計量方式的切換,系統操作方式分為2種:手動操作方式,自動操作方式。

操作方式的設定由安裝在電控櫃面板上的「手動/自動」選擇開關確定,觸控螢幕畫面設計「本地/遠端」選擇開關確定引數選擇方式。

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