1 系統(tǒng)概述
計量站是油田的重要組成部分。計量站生產(chǎn)擔(dān)負(fù)著站內(nèi)各個油井的液、油計量任務(wù)，需要及時、準(zhǔn)確地為油田地質(zhì)部門提供油藏工程資料。油田計量站外輸分離器的主要作用是將從地下打上來的原油進(jìn)行分離，即對天然氣、油、水三者進(jìn)行分離，在分離器中天然氣在最上層，油在中間層、水在最下層。一般用手動操作，油位很容易低于出油口，這樣天然氣就從出油口跑掉，造成很大的浪費，并且天然氣的計量采用雙波紋差壓計進(jìn)行手工測量很不準(zhǔn)確，為解決這一問題，將油位和天然氣采用自動控制和測量。
2 油井計量裝置的構(gòu)成
2.1 工作原理
單井來油經(jīng)三相分離后，原油進(jìn)入油桶，油桶內(nèi)安裝的液位變送器實時采集當(dāng)前液位高度。當(dāng)液面達(dá)到設(shè)置的上限排油高度時，PLC控制主泵排油，當(dāng)液面達(dá)到設(shè)置的高限排油高度時，PLC控制主、備泵同時工作排油，防止原油溢出。原油經(jīng)過在線含水分析儀，刮板流量計、薄膜閥等排出；分離后的水經(jīng)水堰管口溢出，進(jìn)入集水桶。當(dāng)油或水液位降到設(shè)定的下限關(guān)閥高度時，排油泵關(guān)閉，進(jìn)行下一桶的油或水的積累。在分離器頂部的氣出口處，設(shè)有溫度、壓力變送器、過濾器、氣體腰輪流量計、自動式調(diào)壓閥、單流閥等。三相分離器的進(jìn)油管線裝有一套加藥裝置，可連續(xù)可控地給來油加破乳劑。
2.2 現(xiàn)場控制終端
現(xiàn)場控制終端采用PLC實現(xiàn)現(xiàn)場信號的采集和工藝控制，主要實現(xiàn)如下功能：
信號采集：采集現(xiàn)場反饋的液位、蒸汽溫度、流量等模擬信號和門禁、泵狀態(tài)等開關(guān)信號。
手自動切換：在現(xiàn)場維護(hù)或緊急狀態(tài)時，可以通過人工方式將此站切換到手動狀態(tài)，此時此計量站為現(xiàn)場手動控制，自動控制流程無效。監(jiān)控中心只能監(jiān)視此計量站，不能遠(yuǎn)程控制此站設(shè)備。
自動流程控制：計量站為自動狀態(tài)時，PLC按照編寫的控制流程實現(xiàn)自動控制。PLC可遠(yuǎn)程接收監(jiān)控中心下傳的參數(shù)，也可接受監(jiān)控中心遠(yuǎn)程的控制命令。
2.3 現(xiàn)場總線
現(xiàn)場總線采用CAN總線實現(xiàn)監(jiān)控中心與現(xiàn)場控制終端的網(wǎng)絡(luò)連接，CAN總線具有以下特點：
1.CAN為多主站方式工作。網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點均可在任意時刻主動向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點發(fā)送信息。可以方便的實現(xiàn)多中心控制。
2.CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（速率小于5kb/s），速率最高可達(dá)1Mbs（40m以內(nèi)）。能夠滿足數(shù)據(jù)采集實時性的需求。
3.CAN上的節(jié)點數(shù)最高可達(dá)110個，為系統(tǒng)擴(kuò)展預(yù)留有足夠的空間。
4.CAN采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，受干擾概率低，具有極好的檢錯效果。
5.CAN節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下有自動關(guān)閉輸出功能，使總線上其它節(jié)點的操作不受影響。
3 計量站SCADA系統(tǒng)
監(jiān)控中心采用世紀(jì)星組態(tài)軟件構(gòu)成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控（SCADA）系統(tǒng)，完成生產(chǎn)監(jiān)控、計量監(jiān)控、現(xiàn)場控制參數(shù)設(shè)置、遠(yuǎn)程控制、趨勢分析、故障報警、統(tǒng)計報表生成等工作。
為提高可靠性，監(jiān)控中心采用雙機(jī)熱備結(jié)構(gòu)構(gòu)成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。主機(jī)和從機(jī)通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接，正常情況下主機(jī)處于工作狀態(tài)，從機(jī)處于監(jiān)視狀態(tài)，一旦從機(jī)發(fā)現(xiàn)主機(jī)異常，從機(jī)將會在很短的時間之內(nèi)代替主機(jī)，完全實現(xiàn)主機(jī)的功能；當(dāng)主機(jī)恢復(fù)正常后，從機(jī)將控制權(quán)交還給主機(jī)，從機(jī)重新處于監(jiān)視狀態(tài)。同時，世紀(jì)星組態(tài)軟件雙機(jī)熱備還具備雙機(jī)數(shù)據(jù)冗余功能，保障監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全、完整性。
世紀(jì)星組態(tài)軟件同時提供Web瀏覽功能，世紀(jì)星的WEB 發(fā)布基于客戶機(jī)/服務(wù)器（B/S）結(jié)構(gòu)，由 Web 瀏覽器（客戶機(jī)）和 Web 服務(wù)器（服務(wù)器）構(gòu)成，兩者之間采用 TCP/IP 傳送協(xié)議進(jìn)行通信。通過 IE 瀏覽器，輸入服務(wù)器的 IP 地址，就可以查看現(xiàn)場的畫面和數(shù)據(jù)。通過Web瀏覽功能，油田管理人員可以隨時了解到當(dāng)前生產(chǎn)情況及統(tǒng)計報表。
監(jiān)控系統(tǒng)主要包括如下功能模塊：
生產(chǎn)監(jiān)控：實現(xiàn)現(xiàn)場工藝動畫模擬、數(shù)據(jù)實時監(jiān)控、遠(yuǎn)程參數(shù)傳遞、遠(yuǎn)程控制等功能。
趨勢分析：趨勢曲線分為實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線兩種類型。
實時趨勢曲線用于顯示當(dāng)前8小時采集數(shù)據(jù)的趨勢變化狀態(tài)，操作人員可以直觀的觀察到當(dāng)前生產(chǎn)狀況，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中出現(xiàn)的異常情況，降低事故的發(fā)生。
歷史趨勢曲線用于歷史數(shù)據(jù)的查看，操作人員可以通過點擊曲線工具欄中的按鈕按照指定時間間隔左、右滾動曲線。可局部放大曲線觀察趨勢情況，可指定起始時間、結(jié)束時間按照時間段查詢趨勢變化。
報警信息管理：系統(tǒng)可根據(jù)計量站情況分別設(shè)定不同參數(shù)的報警限，當(dāng)發(fā)生報警時，系統(tǒng)自動切換到報警窗口，同時已聲音、閃爍等方式提示操作人員。系統(tǒng)為每個計量站提供一個報警使能開關(guān)，當(dāng)使能開關(guān)關(guān)閉時，此站報警功能暫時禁用，防止計量站維護(hù)時，頻繁報警。報警信息分為實時報警、歷史報警兩種，歷史報警窗口可以按照時間段查詢歷史報警信息。
報表統(tǒng)計：系統(tǒng)提供日報表、月報表、年報表、操作記錄報表等多種類型報表，所有報表均可輸出Excel格式，方便管理人員統(tǒng)計分析。日報表、月報表、年報表包含生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計信息及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)統(tǒng)計信息，為生產(chǎn)決策及設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)提供參考依據(jù)。操作記錄報表記錄參數(shù)下傳、控制命令下發(fā)等關(guān)鍵信息，實現(xiàn)事故的追憶。
用戶管理：用戶管理是為系統(tǒng)安全操作而設(shè)計的。本系統(tǒng)操作權(quán)限分為管理員及普通用戶兩級。管理員登錄后，可以操作系統(tǒng)提供的所有功能。普通用戶登錄后可瀏覽工藝畫面、趨勢畫面等功能，不具備參數(shù)下傳、控制命令等操作權(quán)限。
4 小結(jié)
本系統(tǒng)在油田實際使用，實現(xiàn)了實時監(jiān)測油田生產(chǎn)動態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)故障、事故隱患和自動完成計量任務(wù)，從而使油田現(xiàn)場生產(chǎn)管理制度發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變，由昔日舊體制油田常規(guī)的以站設(shè)班，井站值守步行巡檢制，變?yōu)榫緹o人值守故障巡檢制；由以調(diào)度為中心指揮生產(chǎn)，變?yōu)橐宰詣踊行目刂剖覟橹行闹笓]生產(chǎn)。大幅度減少現(xiàn)場工作人員的同時，由于生產(chǎn)資料幾乎全部計算機(jī)處理，提高了資料處理的質(zhì)量和速度，減少資料分析統(tǒng)計人員，極大地提高勞動效率，運(yùn)行狀態(tài)良好，有效改善工人的勞動強(qiáng)度，節(jié)約了能源，為油田計量站的科學(xué)管理提供有效的方法。
