油气工业自动化

随着水平钻井和压裂方法的引入，石油和天然气生产的环境足迹越来越小现在成为可能。现在，多个井口被整合在一个限制区域内，而不是在广阔的地形上分布几口井。

通过这种方式，生产生命周期所需的不同方面分离设备、井口和储罐储存，以及生产监控控制和仪器都位于地理隔离的环境中，从而最大限度地减少生态和物理足迹。app亚博体育

油井生命周期

最常见的情况是，在新钻井中，水、油和天然气通过井的套管自由地流到地面，几乎不需要或不需要增加井筒。当液体或气体流量下降到称为临界流量的点时，通常在井中设置第二根管，称为生产油管，即套管内的同心管。

由于生产管较窄，流速增加到维持自由流动井所需的临界水平以上。但是，随着时间的推移，储层内部的自然压力开始下降。因此，产量减少，并遵循既定的下降曲线。

由于油管内液体和油的积聚而产生的背压会使生产减速，并最终会停止流动。

在这种情况发生之前，或者当油价上涨时，企业很可能会实施一种或多种改进方法来提高产量。这些方法的抽样将包括以下内容。

间歇升降

主阀完全停止通过生产管道的流动，允许在某一点上形成足够的自然压力，以抵消液体背压。阀门一打开，流体就继续流动，液体就被从井筒中提出来。流动将继续，直到液体的积聚导致自然压力再次降低，从而降低流速。

柱塞提升系统

在井管底部设置的活塞状柱塞充当下面的天然气压力和管内液体积聚之间的界面密封。再次，主阀停止通过管道的所有流量，直到下方的天然气压力达到足以将柱塞提升到地面的水平。这个柱塞带着水和液态油，从而释放液体背压，使气体流动。

注气

许多方法将气体引入井套管底部。天然气补充了自然压力，这有助于将管道中的液体和/或柱塞带到地面。

潜水泵

这些装置放置在井底，通常由电力驱动。它们通过人工将液体提升到地表来增加天然气产量。

图1. 多井井场，共享加工和储存，自动化控制。

自动化操作

在间歇式和柱塞式举升系统中，工程师可以使用仪器自动操作油井。

井套管和生产油管之间的压差由压力变送器跟踪。集成在控制装置中的控制软件可以在条件允许时自动关闭或打开主阀。油井以提高产量的速度自动循环开闭。

如上所述，由于井场内有大量（10口或更多）油井，工程师可以进一步扩展仪器功能，以提高井场的整体产量。这些功能包括储油罐、相关分离器、流量和液位变送器、水坑、警报、气体管道以及整个井场或单个油井的紧急关闭。

ABB解决方案

这个ABB Totalflow XRC第四代远程终端设备（RTU）有可能实现整个井场或单井的自动化操作。

该RTU可由操作员或工程师指定，具有集成的、经现场验证的应用程序，用于优化间歇井或柱塞提升井或现场自动化。或者，用户可以通过编程PLC软件功能块自定义系统操作。

全流量输入输出（TFIO）模块的选择不仅提供数字、模拟和脉冲IO，还提供通信端口和阀门接口功能。基本单元可以通过在主从关系中添加微控制器板来放大。这些板提供了极好的内存容量和处理速度，并且可以在Windows下工作^®CE操作系统。

内置以太网端口允许完整的网络功能。USB主机和设备端口的组合允许数据存档、本地配置和固件升级。此外，前面板显示器可以是简单的LED读数和/或高级人机界面（HMI），以多种图形格式显示井场数据。

图2. Totalflow XRC RTU可扩展以容纳额外的井口、PLC处理功能和IO。新的HMI允许以各种图形格式监控多个井口。Totalflow IO模块安装在DIN导轨上，并与阀门和通信接口。

ABB RTU可以很容易地配置来确定和控制pad上几乎所有的功能。RTU基于从简单到复杂的算法，根据用户的舒适程度开启和关闭油井，以提高产量。

当连接到合适的传感器时，RTU计算产生的气体、油和水。它还确定和调节分离器的温度，并跟踪水箱和油箱的液位。在紧急情况下，关闭整个井场或单个油井。此外，用于测量和控制操作的通信可以是无线的或直接有线的。通常由太阳能充电和电池供电，并且系统尺寸正确，操作可以自动进行很多天。

除了这些为石油和天然气部门预先设计的电梯应用程序外，ABB Totalflow RTU还通过通用的IEC-61131 PLC编程工具帮助创建定制的应用程序。

该解决方案支持以下六种工具：

• 指令表
• 功能框图
• 结构化文本
• ISaGRAF流程图
• 顺序功能图
• 梯形图

通过这种方式，用户可以创建定制的应用程序，根据其特定的编程经验和技能来度量和自动化操作。

TFIO模块硬件专为ABB RTU设计，采用DIN可安装外壳，现场布线采用菲尼克斯接触技术。此外，模块之间相互连接，以提供总线上所需的接口和电源信号。通常，这些IO模块的容量仅受机柜大小的限制。

ABB Totalflow XRC RTU的模块化和灵活性为石油和天然气行业提供了完整的定制或预制解决方案。系统可扩展性使井场的改造、加固和升级具有完美的适应性。

该信息来源于ABB Measurement&Analytics提供的材料，经过审查和改编。亚博网站下载

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