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[摘 要]联合站是油田生产的重要场所，其合理运行直接影响成品原油、天然气及回注污水的质量，也与原油安全平稳生产息息相关。文中分析了油田联合站自动化控制流程，对检测仪表及自动化控制系统选型进行了探讨，对联合站自动化建设具有一定借鉴意义。
[关键词]油田联合站；工艺流程；自动化控制技术
中图分类号：S589 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）16-0215-01
前言
联合站是油田原油集输生产中重要的生产工艺过程，集油、气、水处理于一体，分为油水混合液的沉降、加热、脱水、净化和污水的处理、天然气的加工等，工艺过程复杂，控制难点多。人工监测控制是由岗位操作人员根据检测仪表反映的工艺参数变化情况，凭经验对生产过程进行人工控制，虽然能满足较高的工业过程控制的要求，但工作强度大、其工作效率和安全系数都很低，容易造成安全事故，仅仅可以作为生产过程中的应急方法针对某些特殊情况进行短时间的生产操作。因此，加强油田联合站自动化控制技术应用具有重要意义。
1 联合站自动化控制系统概述
联合站生产过程中的游离水脱除器、电脱水脱除器的界面检测和外输原油的含水一直以来是油田控制的难点与重点，随着油田生产水平的提高，仪表的更新换代及工艺的发展，对这些参数的检测精度也越来越高，其生产过程的管理水平，直接关系到成品原油的产品质量和生产的安全和高效平稳运行，特别是近年来油田开发进入高含水后期，开采难度增加，工艺过程更加复杂，对各种数据采集、控制效果提出了更高的要求，采用人工监测控制和常规仪表控制已很难满足生产要求，而PLC是近几年应用于油田的计算机监控系统，其检测功能稳定，能有效地过滤干扰信号，进一步提高整个系统的检测精度；PLC上位机采用工控机，对整个工艺实现数据采集，实现信号处理，同时在CRT上显示生产工艺流程，替代仪表盘进行各种控制和管理，下位机实现实时控制，保证系统正常、稳定运行。
2 联合站工艺流程
随着自动化技术的不断发展，油田联合站也在不断受益于技术革新带来的便利，但联合站日常生产中需要控制的参数多且复杂，主要有游离水脱除器、电脱水器和原油储罐的压力和温度，外输泵的出口原油流量，加热炉的温度，沉降罐液位和油水界面，缓冲罐、反冲洗水罐、收油罐、回收水池的液位指示和报警，反冲洗泵的出口流量等等。根据工艺流程的特点和参数要求，针对不同控制参数，应该采用不同的控制方法。联合站是油田原油和天然气集输生产中的主要工艺过程，包含若干的工艺环节，它的主要作用是将各个转油站来的高含水原油进行沉降、分离和加热、脱水等的油气及油水分离。联合站外输原油品质的好坏直接影响成品原油的计量交接，因此保证这一环节生产的安全、平稳运行是至关重要的。
2.1 中转站来油的处理
中转站来油先进入游离水脱除器实现初步油水分离，再经由含水油缓冲罐、加热炉进入电脱水脱除器，生产出的原油再通过净化油缓冲罐净化后由外输油泵及外输流量计向油库输送。
2.2 天然气的处理和计量
经过分离器处理的天然气中含有杂质及油水的微小液滴，进入天然气除油器，进行自然沉降及过滤，使气中的轻质油及水脱出，并在除油器中暂存，而气体则经过流量计进行计量后，输送至增压岗进行外输。
2.3 污水的处理
经过分离器的处理，混合液中脱出的污水进入沉降罐后输送至污水岗，经过一次过滤、二次过滤使水质达标后经水泵及电磁流量计计量后，输送至注水站，一小部分经过采暖炉进行加热，作为联合站冬季采暖使用。
2.4 外输原油的检测
各中转站的原油混合液经一系列的生产工艺过程分离出油、气、水，原油经過定时抽样检测，含水低于0.3%后经计量输送到附近的油库。
3 联合站控制仪表选型
检测仪表包括传感器和变送器，检测仪表负责把现场的温度、压力、流量、液位和界面信号等被测量的物理量转换成计算机监控系统可以识别和处理的电信号，是计算机监控系统的“眼睛”和“耳朵”，要求其能够准确、及时和稳定地反映生产过程的工艺参数，因此必须重视检测仪表的选择。选择时主要根据被测参量参数的种类、量程、准确度要求以及工艺上对其可靠性和稳定性的要求来确定检测仪表的类型和型号。
3.1 温度检测仪表的选择
温度检测仪表用来测量外输油温度、加热炉进出口温度、炉膛温度等，测量范围均为100～0℃，允许误差±1℃。近年来，随着检测技术的迅速发展，温度测量更多地采用一体化温度变送器。由于温度变送器可以自动实现信号放大、非线性补偿并输出对噪声较不敏感的DC4-20mA标准信号，且变送器电路板用环氧树脂密封制成通用模块，提高了测量精度和抗干扰能力，安装方便灵活，并可减少安装和维护的总体费用。考虑到温度参数在本工艺系统中只是用于一般性的生产监测，选用0.5级精度的国产一体化温度变送器即可满足工艺要求。
3.2 压力、差压变送器的选择
压力、差压边送器用来测量各种工艺设备的工作压力和单一介质容器的液位。输油脱水岗各工艺设备的工作压力一般在3.0-2.0MPa，测量准确度±0.5；沉降罐、事故罐和厂外输储油罐的液位测量范围为15～0m，测量准确度分别为±0.5%和±0.25%；含水油缓冲罐液位测量范围为0.4～0m，测量准确度±0.5%。
3.3 界面检测仪表的选择
界面检测一直是油田生产中的一个难题，前些年采用的电容式、差压式和声波式等各种界面检测仪表由于存在不同类型的问题，应用效果普遍不理想。考虑到游离水脱除器和电脱水脱除器的界面对联合站生产的安全平稳运行起决定性的作用，因此选用智能型一体化射频电容物位仪，测量范围0-1000PF，精度0.5级。该种仪表应用射频电容技术，从根本上解决了温度、湿度、压力、物体的导电性等因素对测量过程的影响，因而具有极高的抗干扰性和可靠性。
3.4 PLC控制系统的选择
由于油田生产地域范围很大，联合站、中转站相距各采油厂和矿较远，维护工作难以保证实时和质量，同时联合站生产现场大型电机及其配套供电设备较多，工作环境较为恶劣，电磁干扰和电源干扰较强，只有具有良好的抗干扰能力和极高的可靠性的监控级工控机和现场控制级才能满足要求。
S7-300是模块化的中小型PLC，适合用于中等性能的控制要求。品种繁多的CPU模块、信号模块和功能模块能满足各种领域的自动控制任务，用户可以根据系统的具体情况选择合适的模块，维修时更换模块也很方便。当系统规模扩大和更为复杂时，可以增加模块，对PLC进行扩展。简单实用的分布式结构和强大的通信连网能力，使其应用十分灵活。它还有很高的电磁兼容性和抗振动抗冲击能力，标准型的环境温度为0～60℃，环境条件扩展型的温度范围为-25～+60℃，有更强的耐振动和耐污染性能。通过系统功能和系统功能块的调用，用户可以使用集成在操作系统内的程序，从而显著地减少所需要的用户存储容量，它们可以用于中断处理、出错处理、复制和处理数据等。
4 结束语
联合站是进行原油沉降脱水、实现油、气、水初步分离后进行收集、加工、输送的生产过程，是油田生产的中心环节，工艺要求较高。PLC控制系统应用简便、可靠性高、抗电磁干扰性能好、环境适应性强、功能完善、易于实现网络化。联合站、油库等重点岗位已经全部采用了PLC控制系统，显著提高了工艺流程的自动化程度，在油田生产中起着越来越重要的作用，必将为油田的可持续发展提供了有力的技术保障。
参考文献
[1] 刘谨萁.基于PLC的油田联合站脱水控制系统[J].科技创新与应用，2012，（9）：39～40.
[2] 刘金亮，蔡元奎，田孝通.基于PLC的油田联合站数据采集与控制系统[J].仪器仪表用户，2015，22（6）：99～100.
[关键词]油田联合站；工艺流程；自动化控制技术
中图分类号：S589 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）16-0215-01
前言
联合站是油田原油集输生产中重要的生产工艺过程，集油、气、水处理于一体，分为油水混合液的沉降、加热、脱水、净化和污水的处理、天然气的加工等，工艺过程复杂，控制难点多。人工监测控制是由岗位操作人员根据检测仪表反映的工艺参数变化情况，凭经验对生产过程进行人工控制，虽然能满足较高的工业过程控制的要求，但工作强度大、其工作效率和安全系数都很低，容易造成安全事故，仅仅可以作为生产过程中的应急方法针对某些特殊情况进行短时间的生产操作。因此，加强油田联合站自动化控制技术应用具有重要意义。
1 联合站自动化控制系统概述
联合站生产过程中的游离水脱除器、电脱水脱除器的界面检测和外输原油的含水一直以来是油田控制的难点与重点，随着油田生产水平的提高，仪表的更新换代及工艺的发展，对这些参数的检测精度也越来越高，其生产过程的管理水平，直接关系到成品原油的产品质量和生产的安全和高效平稳运行，特别是近年来油田开发进入高含水后期，开采难度增加，工艺过程更加复杂，对各种数据采集、控制效果提出了更高的要求，采用人工监测控制和常规仪表控制已很难满足生产要求，而PLC是近几年应用于油田的计算机监控系统，其检测功能稳定，能有效地过滤干扰信号，进一步提高整个系统的检测精度；PLC上位机采用工控机，对整个工艺实现数据采集，实现信号处理，同时在CRT上显示生产工艺流程，替代仪表盘进行各种控制和管理，下位机实现实时控制，保证系统正常、稳定运行。
2 联合站工艺流程
随着自动化技术的不断发展，油田联合站也在不断受益于技术革新带来的便利，但联合站日常生产中需要控制的参数多且复杂，主要有游离水脱除器、电脱水器和原油储罐的压力和温度，外输泵的出口原油流量，加热炉的温度，沉降罐液位和油水界面，缓冲罐、反冲洗水罐、收油罐、回收水池的液位指示和报警，反冲洗泵的出口流量等等。根据工艺流程的特点和参数要求，针对不同控制参数，应该采用不同的控制方法。联合站是油田原油和天然气集输生产中的主要工艺过程，包含若干的工艺环节，它的主要作用是将各个转油站来的高含水原油进行沉降、分离和加热、脱水等的油气及油水分离。联合站外输原油品质的好坏直接影响成品原油的计量交接，因此保证这一环节生产的安全、平稳运行是至关重要的。
2.1 中转站来油的处理
中转站来油先进入游离水脱除器实现初步油水分离，再经由含水油缓冲罐、加热炉进入电脱水脱除器，生产出的原油再通过净化油缓冲罐净化后由外输油泵及外输流量计向油库输送。
2.2 天然气的处理和计量
经过分离器处理的天然气中含有杂质及油水的微小液滴，进入天然气除油器，进行自然沉降及过滤，使气中的轻质油及水脱出，并在除油器中暂存，而气体则经过流量计进行计量后，输送至增压岗进行外输。
2.3 污水的处理
经过分离器的处理，混合液中脱出的污水进入沉降罐后输送至污水岗，经过一次过滤、二次过滤使水质达标后经水泵及电磁流量计计量后，输送至注水站，一小部分经过采暖炉进行加热，作为联合站冬季采暖使用。
2.4 外输原油的检测
各中转站的原油混合液经一系列的生产工艺过程分离出油、气、水，原油经過定时抽样检测，含水低于0.3%后经计量输送到附近的油库。
3 联合站控制仪表选型
检测仪表包括传感器和变送器，检测仪表负责把现场的温度、压力、流量、液位和界面信号等被测量的物理量转换成计算机监控系统可以识别和处理的电信号，是计算机监控系统的“眼睛”和“耳朵”，要求其能够准确、及时和稳定地反映生产过程的工艺参数，因此必须重视检测仪表的选择。选择时主要根据被测参量参数的种类、量程、准确度要求以及工艺上对其可靠性和稳定性的要求来确定检测仪表的类型和型号。
3.1 温度检测仪表的选择
温度检测仪表用来测量外输油温度、加热炉进出口温度、炉膛温度等，测量范围均为100～0℃，允许误差±1℃。近年来，随着检测技术的迅速发展，温度测量更多地采用一体化温度变送器。由于温度变送器可以自动实现信号放大、非线性补偿并输出对噪声较不敏感的DC4-20mA标准信号，且变送器电路板用环氧树脂密封制成通用模块，提高了测量精度和抗干扰能力，安装方便灵活，并可减少安装和维护的总体费用。考虑到温度参数在本工艺系统中只是用于一般性的生产监测，选用0.5级精度的国产一体化温度变送器即可满足工艺要求。
3.2 压力、差压变送器的选择
压力、差压边送器用来测量各种工艺设备的工作压力和单一介质容器的液位。输油脱水岗各工艺设备的工作压力一般在3.0-2.0MPa，测量准确度±0.5；沉降罐、事故罐和厂外输储油罐的液位测量范围为15～0m，测量准确度分别为±0.5%和±0.25%；含水油缓冲罐液位测量范围为0.4～0m，测量准确度±0.5%。
3.3 界面检测仪表的选择
界面检测一直是油田生产中的一个难题，前些年采用的电容式、差压式和声波式等各种界面检测仪表由于存在不同类型的问题，应用效果普遍不理想。考虑到游离水脱除器和电脱水脱除器的界面对联合站生产的安全平稳运行起决定性的作用，因此选用智能型一体化射频电容物位仪，测量范围0-1000PF，精度0.5级。该种仪表应用射频电容技术，从根本上解决了温度、湿度、压力、物体的导电性等因素对测量过程的影响，因而具有极高的抗干扰性和可靠性。
3.4 PLC控制系统的选择
由于油田生产地域范围很大，联合站、中转站相距各采油厂和矿较远，维护工作难以保证实时和质量，同时联合站生产现场大型电机及其配套供电设备较多，工作环境较为恶劣，电磁干扰和电源干扰较强，只有具有良好的抗干扰能力和极高的可靠性的监控级工控机和现场控制级才能满足要求。
S7-300是模块化的中小型PLC，适合用于中等性能的控制要求。品种繁多的CPU模块、信号模块和功能模块能满足各种领域的自动控制任务，用户可以根据系统的具体情况选择合适的模块，维修时更换模块也很方便。当系统规模扩大和更为复杂时，可以增加模块，对PLC进行扩展。简单实用的分布式结构和强大的通信连网能力，使其应用十分灵活。它还有很高的电磁兼容性和抗振动抗冲击能力，标准型的环境温度为0～60℃，环境条件扩展型的温度范围为-25～+60℃，有更强的耐振动和耐污染性能。通过系统功能和系统功能块的调用，用户可以使用集成在操作系统内的程序，从而显著地减少所需要的用户存储容量，它们可以用于中断处理、出错处理、复制和处理数据等。
4 结束语
联合站是进行原油沉降脱水、实现油、气、水初步分离后进行收集、加工、输送的生产过程，是油田生产的中心环节，工艺要求较高。PLC控制系统应用简便、可靠性高、抗电磁干扰性能好、环境适应性强、功能完善、易于实现网络化。联合站、油库等重点岗位已经全部采用了PLC控制系统，显著提高了工艺流程的自动化程度，在油田生产中起着越来越重要的作用，必将为油田的可持续发展提供了有力的技术保障。
参考文献
[1] 刘谨萁.基于PLC的油田联合站脱水控制系统[J].科技创新与应用，2012，（9）：39～40.
[2] 刘金亮，蔡元奎，田孝通.基于PLC的油田联合站数据采集与控制系统[J].仪器仪表用户，2015，22（6）：99～100.