一. 產品概述: 計量站是油田的重要組成部分。計量站生產擔負著站內各個油井的液、油、氣三相計量任務,需要及時、準確地為油田地質部門提供油藏工程資料。然而,目前我國很多油田計量站仍然采用人工計量方式,采注工人三班工作制,勞動強度大,效率低。同時,人工計量是間歇不連續的,計量次數少、時間短,再加上大部分油井間出、原油含水較高,所以計量結果代表性差,不能為油藏工程提供真實可靠的資料。 E541X系列三相計量控制器是為適應油田自動化的需要而專門設計的,它在油田計量站生產過程自動化中的應用具有以下重要意義: 1.將人工計量改為自動連續計量,將含水率的人工取樣化驗改為自動連續檢測,能夠提供準確、詳實的油藏工程資料。 2.實現計量站無人值守、減員增效,徹底改變計量站生產作業制度。 3.在現場生產自動化的基礎上,實現中控室信息處理自動化,提高油田管理水平。
二. 系統組成: E541X系列三相計量控制器選用安控先進的主控制器和I/O模塊,硬件采用模塊式結構,提高系統的可靠性、可擴展性,易于選型、維護和擴展。在基本配置的基礎上,可根據現場監控的需要,選配人機界面、打印機、電臺、UPS等設備,以及配置選井控制箱為計量站內的電動執行機構供電。 E541X系列三相計量控制器硬件結構具備如下特點: 1. 硬件擴展功能 硬件采用模塊式結構,可根據現場計量油井、注水井的數量擴展I/O點數,以及根據功能需要擴展人機界面、打印機、通信設備等。 2. 通信接口功能 控制器具有RS232、RS485、TCP/IP等多種通信方式,采用標準、開放的通信協議,可與中控室之間實現計量站采集數據上傳、計量結果上傳和中控室參數設置的下傳等遠程操作,從而使計量站實現無人值守。聯網通訊能力使其幾乎能與所有的服務器軟件兼容,如:Lookout、Fix 、Web、Genesis、Intouch、Onspec等,易于接入或組成SCADA系統。 3. MMI接口功能 主控制器可連接多種人機界面,如工業顯示屏、觸摸屏等作為標準配置。通過人機界面和鍵盤可實現現場計量操作和參數設置,成為可獨立工作的一體化計量控制器,不需要上位機或中控室即可單獨實現一座計量站的自動計量監控。 MMI接口不連接人機界面時,也可作為現場數據接口,維護人員能夠通過數據接口,在現場用便攜機對RTU進行檢測和維護,同樣可完成人機界面具備的功能。 4. 現場操作功能 通過計量控制器的人機界面或現場數據接口,可實現現場計量操作和參數設置,便于調試、使用和維護。人機界面采用圖形LCD顯示,全中文菜單操作界面,易學易懂。 5. 編程環境 主控制器支持IEC 61131-3標準,支持LD、FBD、IL、ST、SFC五種程序語言編程能力,并且支持C語言編程。 6. 數據斷電保持 主控制器裝有后備電池,可保證控制器掉電后長時間不丟失數據,用于存儲參數設置、計量結果等。 7. 可靠性 采用先進的主控制器,具備優良的通信能力和大容量的存儲器,配置工業級、模塊化的電源和人機界面,性能穩定、可靠,安裝方便、操作簡單、可維護性強,適用于惡劣工況。
三. 系統功能: 1. 實時監測功能 實時監測油田計量站的全部生產數據,如計量間、配水間、水套爐間的溫度、壓力、液位、天然氣濃度、含水率、注水流量等數據。 2. 計量計算功能 計量過程結束后,根據計量有效時間、原油和天然氣流量累計、含水率情況,自動計算出液、油、氣、水的日產量。 3. 倒井控制功能 根據RTU人機界面操作命令或中控室遠程操作命令,自動將某一個或多個油井切換到計量位,并啟動計量。 4. 計量流程控制功能 某一個或多個油井切換到計量位后,實時采集原油流量、含水率、天然氣流量,完成一定時間的計量(根據RTU人機界面或中控室設置)。 5. 報警與聯鎖功能 數據采集點報警,如液位高報警、天然氣濃度高報警等; 設備故障報警,如電動閥故障判斷與報警、加熱爐火焰監測與報警等; 計量流程異常報警如壓油時間超長報警、站內斷電報警等; 危險報警點可與設備聯動,實現聯鎖控制。 6. 計量歷史數據功能 控制器可獨立工作,并可存儲數百條歷史計量數據,供查詢和打印。 四. 功能特點 1. 多種計量方式 具有“單井計量”、“多井計量”、“定次計量”、“定時計量”及“排序計量”等多種計量方式,徹底解決了油田低產能油井液量低、含水率高、氣量小、間歇出油情況的計量問題,也大大降低了工人的勞動強度。 2. 多井含水曲線 對不同油井進行計量時,向含水儀發出井號指示信號,而配套的含水儀則針對每一口油井標定一條含水率曲線,根據RTU的井號指示調用相應的含水率曲線,提高了檢測精度。 3. 計量算法 針對高產井、低產井出油的不同特點,支持整罐計量方式(根據整罐標定重量計算日產量),不完整罐計量方式(根據液位高度計算日產量)。計量結果包括單次計量結果、單罐計量結果。 4. 結合液位測含水 根據液位變化自動跟蹤含水率的變化,降低了檢測含水的誤差,提高了平均含水率精度。 5. 解決壓油困難問題 針對低產氣油井壓油困難的問題,配合工藝方面提供多種解決方案。如:分離器+平衡罐工藝流程、在分離器出氣口安裝電磁閥、在分離器出油口安裝管道泵等。 6. UPS斷電保護 UPS可作為選配,當發生斷電時由UPS給RTU供電,RTU檢測到斷電后及時將電動閥切換到安全位置。對于電動閥運行中的故障,計量控制器也能及時判斷和報警,便于中控室處理。 五. 技術指標:
項目 性能指標 模塊供電 5V±2VDC@245mA 功耗 1.3W 通訊接口 2 Ethernet,10Mbps RJ45接口 1 RS232,DB9-M接口 1 RS232 / RS485,DB9-M接口 熱備接口 支持熱備冗余 時鐘日歷 時/分/秒/年/月/日/星期 I/O模塊容量 數字量輸入 512路 數字量輸出 512路 模擬量輸入 256路 模擬量輸出 128路 計數量輸入 128路 RTD輸入 64路 I/O模塊最多達 48個 模擬量輸入指標 輸入阻抗 170Ω 信號輸入范圍 0~20mA 分辨率 16 bits 精度 ±0.1%×滿量程(25℃); ±0.3%×滿量程(整個溫度范圍) RTD輸入模塊指標 傳感器類型 PT100 信號輸入范圍 80.30~175.8Ω 分辨率 16 bits 精度 ±0.3% 滿量程(25℃); ±0.6% 滿量程(整個溫度范圍) 模擬量輸出模塊 信號輸出范圍 4~20mA 分辨率 16 bits 精度 ±0.3%×滿量程(25℃); ±0.5%×滿量程(整個溫度范圍) 輸出負載 <700Ω 數字量輸入模塊 ON檢測電平 8VDC~26VDC OFF檢測電平 < 3VDC 信號輸入電流 5mA@24VDC 數字量輸出模塊 輸出負載 250mA@24V 輸出信號頻率范圍 0~30Hz 脈沖量輸入模塊 信號輸入類型 單極性脈沖信號 信號輸入范圍 幅值 5~26VDC 信號輸入頻率 0~10KHz 信號輸入電流 >8mA 安裝 用螺桿固定 外形 118×43×92(mm)
項目
性能指標
模塊供電
5V±2VDC@245mA
功耗
1.3W
通訊接口
2 Ethernet,10Mbps RJ45接口
1 RS232,DB9-M接口
1 RS232 / RS485,DB9-M接口
熱備接口
支持熱備冗余
時鐘日歷
時/分/秒/年/月/日/星期
I/O模塊容量
數字量輸入
512路
數字量輸出
模擬量輸入
256路
模擬量輸出
128路
計數量輸入
RTD輸入
64路
I/O模塊最多達
48個
模擬量輸入指標
輸入阻抗
170Ω
信號輸入范圍
0~20mA
分辨率
16 bits
精度
±0.1%×滿量程(25℃);
±0.3%×滿量程(整個溫度范圍)
RTD輸入模塊指標
傳感器類型
PT100
80.30~175.8Ω
±0.3% 滿量程(25℃);
±0.6% 滿量程(整個溫度范圍)
模擬量輸出模塊
信號輸出范圍
4~20mA
±0.3%×滿量程(25℃);
±0.5%×滿量程(整個溫度范圍)
輸出負載
<700Ω
數字量輸入模塊
ON檢測電平
8VDC~26VDC
OFF檢測電平
< 3VDC
信號輸入電流
5mA@24VDC
數字量輸出模塊
250mA@24V
輸出信號頻率范圍
0~30Hz
脈沖量輸入模塊
信號輸入類型
單極性脈沖信號
幅值 5~26VDC
信號輸入頻率
0~10KHz
>8mA
安裝
用螺桿固定
外形
118×43×92(mm)
六. 實際應用:
中心控制室發送某油井的計量命令,控制器收到指令后,控制該井的生產流程切換到計量流程,把來油改進計量分離器進行氣、液兩相分離,進油過程壓油閥關閉,液位上升到可視液位計下限時,下液位開關閉合,控制器開始計時,液位上升到可視液位計上限時,上液位開關閉合,控制器停止計時,進入壓油過程,壓油時打開壓油閥,含水分析儀連續檢測分離器液體的體積含水率,重復上述計量過程,直到收到中控室發出的計量結束命令。在一次計量過程后,自動計量程序會根據計量站油、氣、水三相計量的數學模型計算出日產液量、油量、水量、氣量。
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