1 系統概述
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。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 油井計量裝置的構成
2.1 工作原理
單井來油經三相分離后，原油進入油桶，油桶內安裝的液位變送器實時采集當前液位高度。當液面達到設置的上限排油高度時，PLC控制主泵排油，當液面達到設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；分離后的水經水堰管口溢出，進入集水桶。當油或水液位降到設定的下限關閥高度時，排油泵關閉，進行下一桶的油或水的積累。在分離器頂部的氣出口處，設有溫度、壓力變送器、過濾器、氣體腰輪流量計、自動式調壓閥、單流閥等。三相分離器的進油管線裝有一套加藥裝置，可連續可控地給來油加破乳劑。
2.2 現場控制終端
現場控制終端采用PLC實現現場信號的采集和工藝控制，主要實現如下功能：
信號采集：采集現場反饋的液位、蒸汽溫度、流量等模擬信號和門禁、泵狀態等開關信號。
手自動切換：在現場維護或緊急狀態時，可以通過人工方式將此站切換到手動狀態，此時此計量站為現場手動控制，自動控制流程無效。監控中心只能監視此計量站，不能遠程控制此站設備。
自動流程控制：計量站為自動狀態時，PLC按照編寫的控制流程實現自動控制。PLC可遠程接收監控中心下傳的參數，也可接受監控中心遠程的控制命令。
2.3 現場總線
現場總線采用CAN總線實現監控中心與現場控制終端的網絡連接，CAN總線具有以下特點：
1.CAN為多主站方式工作。網絡上任一節點均可在任意時刻主動向網絡上其它節點發送信息。可以方便的實現多中心控制。
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）。能夠滿足數據采集實時性的需求。
3.CAN上的節點數最高可達110個，為系統擴展預留有足夠的空間。
4.CAN采用短幀結構，傳輸時間短，受干擾概率低，具有極好的檢錯效果。
5.CAN節點在錯誤嚴重的情況下有自動關閉輸出功能，使總線上其它節點的操作不受影響。
3 計量站SCADA系統
監控中心采用世紀星組態軟件構成數據采集和監控（SCADA）系統，完成生產監控、計量監控、現場控制參數設置、遠程控制、趨勢分析、故障報警、統計報表生成等工作。
為提高可靠性，監控中心采用雙機熱備結構構成上位機監控系統。主機和從機通過TCP/IP網絡連接，正常情況下主機處于工作狀態，從機處于監視狀態，一旦從機發現主機異常，從機將會在很短的時間之內代替主機，完全實現主機的功能；當主機恢復正常后，從機將控制權交還給主機，從機重新處于監視狀態。同時，世紀星組態軟件雙機熱備還具備雙機數據冗余功能，保障監控系統數據的安全、完整性。
世紀星組態軟件同時提供Web瀏覽功能，世紀星的WEB 發布基于客戶機/服務器（B/S）結構，由 Web 瀏覽器（客戶機）和 Web 服務器（服務器）構成，兩者之間采用 TCP/IP 傳送協議進行通信。通過 IE 瀏覽器，輸入服務器的 IP 地址，就可以查看現場的畫面和數據。通過Web瀏覽功能，油田管理人員可以隨時了解到當前生產情況及統計報表。
圖1 系統網絡結構圖
監控系統主要包括如下功能模塊：
生產監控：實現現場工藝動畫模擬、數據實時監控、遠程參數傳遞、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小時采集數據的趨勢變化狀態，操作人員可以直觀的觀察到當前生產狀況，及時發現生產中出現的異常情況，降低事故的發生。
歷史趨勢曲線用于歷史數據的查看，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。可局部放大曲線觀察趨勢情況，可指定起始時間、結束時間按照時間段查詢趨勢變化。
報警信息管理：系統可根據計量站情況分別設定不同參數的報警限，當發生報警時，系統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。系統為每個計量站提供一個報警使能開關，當使能開關關閉時，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。
報表統計：系統提供日報表、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，方便管理人員統計分析。日報表、月報表、年報表包含生產數據統計信息及設備運轉統計信息，為生產決策及設備維護保養提供參考依據。操作記錄報表記錄參數下傳、控制命令下發等關鍵信息，實現事故的追憶。
用戶管理：用戶管理是為系統安全操作而設計的。本系統操作權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，不具備參數下傳、控制命令等操作權限。
4 小結
本系統在油田實際使用，實現了實時監測油田生產動態，及時發現生產故障、事故隱患和自動完成計量任務，從而使油田現場生產管理制度發生了根本性轉變，由昔日舊體制油田常規的以站設班，井站值守步行巡檢制，變為井站無人值守故障巡檢制；由以調度為中心指揮生產，變為以自動化中心控制室為中心指揮生產。大幅度減少現場工作人員的同時，由于生產資料幾乎全部計算機處理，提高了資料處理的質量和速度，減少資料分析統計人員，極大地提高勞動效率，運行狀態良好，有效改善工人的勞動強度，節約了能源，為油田計量站的科學管理提供有效的方法。
