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)擔負著站內(nèi)各個油井的液、油計量任務(wù)，需要及時、準確地為油田地質(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行分離，即對天然氣、油、水三者進行分離，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行手工測量很不準確，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，原油進入油桶，油桶內(nèi)安裝的液位變送器實時采集當前液位高度。當液面達到設(shè)置的上限排油高度時，PLC控制主泵排油，當液面達到設(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，進入集水桶。當油或水液位降到設(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可遠程接收監(jiān)控中心下傳的參數(shù)，也可接受監(jiān)控中心遠程的控制命令。
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?？梢苑奖愕膶崿F(xiàn)多中心控制。
2.CAN的直接通信距離最遠可達10km（速率小于5kb/s），速率最高可達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110個，為系統(tǒng)擴展預(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)控中心采用雙機熱備結(jié)構(gòu)構(gòu)成上位機監(jiān)控系統(tǒng)。主機和從機通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接，正常情況下主機處于工作狀態(tài)，從機處于監(jiān)視狀態(tài)，一旦從機發(fā)現(xiàn)主機異常，從機將會在很短的時間之內(nèi)代替主機，完全實現(xiàn)主機的功能；當主機恢復(fù)正常后，從機將控制權(quán)交還給主機，從機重新處于監(jiān)視狀態(tài)。同時，世紀星組態(tài)軟件雙機熱備還具備雙機數(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。
世紀星組態(tài)軟件同時提供Web瀏覽功能，世紀星的WEB 發(fā)布基于客戶機/服務(wù)器（B/S）結(jié)構(gòu)，由 Web 瀏覽器（客戶機）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、遠程參數(shù)傳遞、遠程控制等功能。
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?？删植糠糯笄€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)備運轉(zhuǎn)統(tǒng)計信息，為生產(chǎn)決策及設(shè)備維護保養(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，運行狀態(tài)良好，有效改善工人的勞動強度，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。
