现场总线论文--基于PLC控制的油田自动化计量系统设计

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1、基于PLC控制的油田自动化计量系统设计现场总线论文33基于PLC控制的油田自动化计量系统设计基于PLC控制的油田自动化计量系统设计摘要：在分析了低产油井常用的玻璃管人工量液技术与装置中所存在的问题的基础上，介绍了如何将PLC用于一种新型的油井自动计量装置的设计思路和实施方案等。对于从站应用S7-200型可编程控制器，通过自动切换模块、检测模块、控制模块和报警处理模块，解决了油井生产过程中低产间歇出油情况下的计量问题，并用S7-300作为主站通过PROFIBUS-DP总线实时采集各个油井的计量信息并将这些信息经过工业以太网传给上位机，经过上位机的处

2、理把相关信息在WinCC组态画面中显示出来。实现了对各个油井计量信息的实时监控，并在实际生产中获得了成功的试用。实现了油井计量自动化，提高了计量精度。关键词检测模块低产油井自动计量PROFIBUS总线技术工业以太网33基于PLC控制的油田自动化计量系统设计1绪论1.1选题背景油井产量的计量是油田生产管理中的一项重要工作，对油井产量进行准确、及时的计量，对掌握油藏状况、制定生产方案，具有重要的指导意义。目前国内各油田采用的计量方法多种多样，基本实现了自动计量。但油井计量结果差别很大，含水率变化从0到100%变化，油气比变化从不含气到气油比达到80%

3、甚至更高，准确的计量油井产量一直是工程技术人员面临的一个难题。现场自动计量装置虽然形式各异，但很难有一种计量方式能够满足油田全部油井计量的需要，所以对各种计量形式进行对比，找出各种计量方式各自的适应性及适用范围，将为油田自动计量装置的现场使用提供可靠的技术保证。目前国内油田计量站普遍采用玻璃管人工量液，这种计量方式存在以下主要问题：（1）工作量大，效率低。（2）低产油井存在产液间歇现象，间歇时间长短不一．短时计量很难得出真实的产量。（3）油井产液含水率高，人工取样随机性很强，很难取准，无法得到真实、稳定、准确的含水率值。在某些油田，玻璃管人工量液

4、的计量方法已使一些油区的产量计量误差达到20％的程度。尽管国内很多油田在油井计量方面做了大量研究，实现了油井自动计量。但仍存在以下问题：（1）由于采用单罐计量，不能真正实现24h连续计量。（2）所用检测液位仪表易发生挂料、卡死现象，造成电动阀误动作，计算结果不准确。（3）在线含水分析仪现场使用效果不理想。（4）分离器压油比较困难。1.2国内外相关技术发展概述33基于PLC控制的油田自动化计量系统设计国外油田油井产量的计量自动化程度高，前端采用多通阀或三通阀自动选井，计量设备多采用卧式分离器或不分离式多相流量计计量。计量设备一次到位，后期改造很少，

5、设备造价较高，很难直接引进。国外油田生产管理中对检测结果要求不高，油井产量稳定，测量周期长，与国内生产组织方式存在较大差别。一般是国内产品借鉴国外技术，改造后在现场应用，相比而言国内油井计量技术分类更加繁多。工程师站WinCC主站S7-3001号从站S7-2002号从站S7-2003号从站S7-2004号从站S7-200n号从站S7-2001号油井2号油井3号油井4号油井n号油井PROFIBUS-DP工业以太网图1-1系统结构图国内油田油井自动化水平参差不齐，一个油田内部各采油厂之间从自动化实施程度和具体的技术应用差别较大，总体上讲还是向自动化水

6、平逐步提高的方向发展，以不分离三相流量仪、两相分离撬装计量站、旋流分离质量流撬装设备以及功图量油为代表的各种量油技术在现场得到了一定成都的应用。作为生产配套技术，油井自动化实施水平主要取决于生产管理需求，但油井自动化计量技术的提高也能反过来优化工艺，比如近期大量实施的功图法量油，采用环形工艺，不再建设计量间。1.3系统设计概要本系统为油井的自动计量系统，它采用S7-200作为从站的核心控制器33基于PLC控制的油田自动化计量系统设计对单个油井的采油量信息进行实时采集，并将采集到的信息传给主站，经过主站的处理再传给上位机。通过WinCC组态画面将各

7、个油井的计量信息实时显示出来。整个系统的结构图见图1-1.1.4系统设计思想对于每个从站，整个装置采用两个相同的分离器，高6000mm、直径400mm的分离器由调节阀分成缓冲室和量油室。量油室安装有上下位两个射频导纳液位控制器，水包上装有磁伸缩液位计。一个进油计量，一个压油(利用进油分离器分离出的气及自身高度)，实现连续生产和计量；利用连通器原理，根据油、水密度差间接计算含水，从而实现液量和含水的准确计量。当油水混合液的液位到达下位控制器探头时，计时器开始计时，记下磁伸缩液位计的液位L1；当混合液液位上升到上位控制器探头时，计时结束，记录时间T1

8、，记下磁伸缩液位计的液位L2。上下位射频导纳液位控制器探头之间的距离为S，容积为标准计量容积Q，油水混合液从下位射频导纳液位控制器到上位