（大庆油田水务公司 黑龙江省省大庆市 163451）
1.前言
近几年，油田“压驱”技术日渐成熟，并在油田生产中广泛应用，为油田提高产能提供了技术保障。传统压驱施工现场一般至少分为5个区域：供水区、储液区、配液区、压裂区、作业区，总占地面积近万平米，其中压驱供水、配药是至关重要的环节，包括水站、蓄水池、输送设备、输送管线、缓冲罐、配药站等多个节点，共有闸门控制点和液位监测点至少14个，需7人以上专职负责手动控制配水配药（24小时连续施工需要的人数须相应增加）才能确保压驱施工连续进行。药剂通常采用罐车拉运至现场储药罐，配水配药均采用人工操作，利用对讲机和电话作为联络方式，反应速度慢、配液精度低。由于现场的储罐容量小，调整负荷能力差，常因为通信不畅、调整不及时导致供水量不足或者冒罐跑液现象发生，污水泄露导致环保事件，并严重影响压驱施工的连续运行。
2018年在大庆某采油厂压驱试验项目中，对传统工艺进行了优化，供水站、药剂供给站（药液站）选在距离压驱施工现场比较远的固定站（药液站2.5公里，供水站1.9公里），同时要求精确调整药液和污水浓度配比，达到快速调节和稳定注入流量的要求。这种精准配液靠人工控制难以实现，因此根据要求开发了一套压驱数字化控制系统，实现了远程自动配药、快速稳流供液的要求，同时还可实时监测污水水质参数、药液浓度、供液流量等数据，专门开发一个手机APP软件，共享运行数据。该系统的开发实现了减少操作人员、降低劳动强度、提高压驱配液精度的目的。
2.控制系统方案设计
压驱数字化控制系统采用集散控制方式，利用4G无线网络技术、物联网技术、云平台技术等实现多个远距离站点的联网控制。共有两层控制网络----管理层、现场控制站。
（1）管理层
管理层主要以笔记本电脑作为主操作界面；数据服务器存储和交换数据；专用APP软件下载到现场施工指挥人员手机上，为实时监测运行提供了方便条件，通过这些技术措施实现对整个系统的集中控制和管理。
①笔记本电脑：为移动控制终端，具有监视、控制、修改程序的功能，采用无线4G网络传输数据，对压驱施工的供水、配液实现监测和控制。
②手机APP：开发为Android版本，至少100用户同时使用。可以实时查看整个工艺运行数据，及时掌握生产运行过程。
③服务器：存储数据、云数据交换，这是整个控制系统的核心部分。在阿里云服务器上的基础上新开发了云平台和数据库，所有数据都通过对应服务器的开放端口存储到数据库中，手机APP、移动终端等都是通过读取这些数据来实现数据转换和控制功能。
（2）现场控制站
由1个PLC控制站和2个智能远程控制器组成。通过4G网络把数据上传到云平台，通过云平台服务器实现数据交换。
①PLC控制站为主控制站，监测仪表数据、控制设备运行、调整工艺运行。远距离站点通过4G无线智能远程控制器将数据传输到PLC站，实现整个工艺过程的逻辑控制和自动监测。人机界面为触摸屏，可实现现场设备的控制和数据监测。
②智能远程控制器数量为2个，分别控制药液站泵的运行频率和压裂现场平衡水罐水量，采用4G网络传输技术进行数据传输。
控制系统示意图如下：
（3）工作原理：
根据压驱施工现场对水量和药剂的配比要求，系统自动设置污水泵、药液泵的频率，污水和药液经过静态混合器混合后，打入压裂现场缓冲罐中，通过罐液位来控制阀门的开度，保持缓冲罐的液位平衡。在保持浓度配比稳定的前提下，自动配置污水、药液流量来满足系统总流量和的需求。
所有数据上传至服务器中的云平台上，在这里进行数据转换、读取、存储。
（4）主要技术指标
①、控制系统可实时监测运行数据和控制设备运行，可根据压裂施工的比例要求自动实现水和药液的精准配制，达到最佳运行状态。
②、所有数据通过4G网络上传到云平台进行数据交换，并可在上位机及手机APP内查看整个系统的运行数据。
3、成果应用情况
本成果综合利用了无线4G网、物联网、云技术和PLC控制技术，并成功实现了油田压驱作业自动配水配药施工，不仅能应用于油田数字化管理，同时可推广应用于其他领域中距离远、站点分散作业区的远程控制，可提高生产效率、降低人工成本。
论文作者:刘胜德
论文发表刊物:《河南电力》2019年4期
论文发表时间:2019/10/31
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