注入聚合物是油田實現(xiàn)第三次采油的重要手段，其過程就是在配置站將聚合物與水按一定比例混合，經(jīng)過一定時間熟化后，通過外輸泵輸往各個注入站。在注入站加清水稀釋后注入井里。在控制方式上，普遍采用了“集中配置、分散注入”式的聚合物配注系統(tǒng)，即一個配置站對應(yīng)多個注入站。

        從現(xiàn)場實際情況來看，絕大多數(shù)“配注站”的控制系統(tǒng)中都存在一個共性問題：即缺少一套切實可行的綜合控制系統(tǒng)。一方面，雖然在配置站都實現(xiàn)了自動化監(jiān)控系統(tǒng)，但在注入站仍然是手動控制，注入站的工人要時刻監(jiān)視儲液罐的液位、壓力、流量變化，手動進行調(diào)整，還要用電話與配置站聯(lián)系，通知配置站調(diào)整外輸泵變頻器的頻率和調(diào)節(jié)閥的開度，而具體的調(diào)整量還要雙方多次聯(lián)系，不斷地調(diào)整，才能逐漸逼近所要求的目標，不僅勞動強度大，而且工作效率低。另一方面，由于配置站與注入站之間的距離遙遠，直線距離一般都在1.5公里以上，而且中間隔有沼澤地，不僅架設(shè)線路困難而且不便于維護。

        力控科技為此開發(fā)了多變量先進控制算法，并通過遠程無線通訊的方式來建立配置站和注入站協(xié)調(diào)統(tǒng)一的綜合控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了“配注站”的“四遙”控制——遙測、遙信、遙調(diào)、遙控。

        下面以大慶油田公司采油六廠某裝置的“四遙”控制系統(tǒng)為例，著重說明“四遙”控制的實現(xiàn)方法。

        一、工藝流程簡介

        該裝置的配置站帶有兩個注入站，配置站距最近的注入站的直線距離是2公里，兩個注入站之間的直線距離是1.5公里，中間是大片的蘆葦沼澤地。配置站有12個熟化罐、一臺外輸泵對應(yīng)兩個注入站，外輸泵的轉(zhuǎn)數(shù)由變頻器的輸出頻率調(diào)節(jié)。每個注入站有十九臺注聚泵和一個儲罐。聚合物在注入站加清水稀釋后注入井里。要求在聚合物注入過程中，儲罐的液位保持穩(wěn)定。泵的頻率率直接決定聚合物的注入量，進而導致儲液罐的液位變化。見圖1。

        當儲液罐的液位發(fā)生變化時，就需要調(diào)整配置站外輸泵變頻器的輸出頻率來調(diào)整外輸泵的轉(zhuǎn)速，同時調(diào)整外輸泵出口閥門的開度，當調(diào)整閥門的開度不能使流量達到要求時，應(yīng)微調(diào)變頻器，由此控制配置站輸出到注入站的聚合物流量來調(diào)整注入站儲液罐的液位。

        目標量：一、二號儲罐的液位。

        控制量：配置站變頻器的轉(zhuǎn)速和通往二個注入站的調(diào)節(jié)閥。

        二、控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

        計算機監(jiān)控系統(tǒng)的控制方案是使用工業(yè)控制計算機加可編程控制器組成的自動控制系統(tǒng)代替原手動控制系統(tǒng)，配置站和注入站完全實現(xiàn)自動控制，通過數(shù)字電臺進行數(shù)據(jù)通訊，達到配置站和兩個注入站之間的聯(lián)動控制，各站的控制系統(tǒng)組成一個有機的整體系統(tǒng)，改變過去自成體系的分裂局面。這樣不但可以降低工人的勞動強度，提高工作效率，而且可以很好地協(xié)調(diào)聚合物配置與注入之間量的關(guān)系，有效地降低成本，達到最佳配置效果。自動監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

        1、注入站的現(xiàn)場設(shè)備和控制、監(jiān)測點

        油田聚合物配置站通常帶兩個注入站，每個注入站有十九臺注聚泵和一個儲液罐，每個注聚泵出口與清水匯入處的母液管線上有壓力變送器一臺，電磁流量計一臺，清水管線上有流量變送器一臺。

        2、可編程控制器（PLC）控制站

        在配置站和兩個注入站的底層控制都采用的是歐姆龍的可編程控制器，將PLC放置在專用控制柜中，設(shè)備的硬件可靠，技術(shù)先進，維護簡單，軟件采用梯形圖設(shè)計。該PLC配有一RS232通訊接口，直接與操作站相聯(lián)，在操作站上直接對PLC進行各種控制操作，人機交互簡潔直觀。

        模擬量采集使用OMRONAD004卡，將流量、壓力、液位等4—20mA的電流信號輸入到PLC中，注入站的儲罐液位則是配置站需要進行遙調(diào)的量，注入站的流量、壓力信號屬于遙測量。

        現(xiàn)場的機泵控制輸出，屬于遙控量。配置站變頻器的頻率輸出和調(diào)節(jié)閥的開度輸出是使用歐姆龍AD004輸出4～20mA的電流信號實現(xiàn)的。使用歐姆龍OC225將PLC的輸出信號接人其它被控設(shè)備，控制注入站的注聚泵和配置站其它設(shè)備的啟停。

        現(xiàn)場設(shè)備的回訊以及一些報警信號檢測是采用歐姆龍ID212將信號輸入到PLC中，這些量是遙信量。

        3、操作站

        操作站采用工業(yè)控制機，操作系統(tǒng)采用WindowsNT，監(jiān)控組態(tài)軟件采用力控2.0。操作站的功能是完成人機交互，操作人員通過操作站控制設(shè)備的運轉(zhuǎn)，監(jiān)視設(shè)備狀態(tài)，完成各種管理、監(jiān)控功能

        4、數(shù)字電臺

        數(shù)字電臺接在操作站的RS232口上，作用是用無線電波代替RS232的物理線路，延伸通訊距離，而且不受地形等的限制。

        三、應(yīng)用軟件設(shè)計說明

        ★用戶流程畫面

        將工藝流程真實地在流程畫面上反映出來，所有畫面具有實時、立體、動態(tài)效果，不但具有直接顯示每一個罐的液位、液體密度、各泵工作狀態(tài)等功能，還可以通過PLC直接對設(shè)備進行控制和監(jiān)視，具有保護和報警功能。

        ★小組畫面

        每個小組畫面可以將一臺主設(shè)備相關(guān)的設(shè)備、儀表指示等工藝狀態(tài)形象的顯示出來，便于觀察和控制。

        ★趨勢

        每個液位和流量、壓力等測量值都有歷史趨勢和實時趨勢，歷史趨勢最長可達1年，操作工可根據(jù)要求隨時進行檢索。

        ★語音報警

        對重要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)都具有語音報警功能，當參數(shù)達到高限報警或低限報警時，由語音直接輸出，提醒操作工注意。在注入站中，要求對儲液罐液位、注聚泵出口壓力以及配置站的熟化罐液位進行語音報警。

        ★工藝記錄打印

        根據(jù)工藝車間要求，可打印各種所需的報表和記錄。

        ★數(shù)據(jù)庫開放功能

        本系統(tǒng)計算機配置的動態(tài)數(shù)據(jù)庫為開放型，以便為將來全廠信息上網(wǎng)提供方便。

        四、無線通訊實現(xiàn)“四遙”的方法

        由于配置站及兩個注入站之間的距離比較遠且地理位置偏僻，使得互相之間的通訊比較困難。如果使用模擬/數(shù)字ISDN電話撥號方式實現(xiàn)通訊，一旦電話線路出現(xiàn)故障，因為地理位置偏僻，電信部門不會迅速修復(fù)，而且這種應(yīng)用不同于上一節(jié)介紹的數(shù)據(jù)采集，通訊是雙向的，因此通訊線路中斷會影響生產(chǎn)的正常進行。我們利用力控®強大的通訊功能，采用數(shù)字無線電臺，通過RS232串口設(shè)備服務(wù)器實現(xiàn)中心站與各分站的互連，使中心站與各分站間實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換通訊，達到遙測、遙信、遙控、遙調(diào)的目的，如圖3所示。

        該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)有兩項：一是力控軟件支持計算機間串口RS232的直接連接，二是使用數(shù)字電臺。這里我們將詳細討論力控軟件中是如何通過計算機間的串口通訊共享數(shù)據(jù)從而實現(xiàn)“四遙”的。

        定義數(shù)據(jù)源

        在兩臺注入站計算機上運行圖形界面組態(tài)程序DRAW，在導航器窗口中單擊“數(shù)據(jù)源對話框，彈出數(shù)據(jù)源定義對話框，單擊“添加”在彈出的對話框的方式欄中選定“通過串口訪問遠程PC數(shù)據(jù)庫”，然后選擇串口和定義數(shù)據(jù)源名稱，不妨將數(shù)據(jù)源定義為“注入站1”和“注入站2”如圖5所示。在組態(tài)數(shù)據(jù)畫面時，引用的數(shù)據(jù)要正確選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)源，注入站與配置站之間就可以互相交換數(shù)據(jù)了。

        當進入系統(tǒng)運行環(huán)境后，客戶端的串口通訊程序SCOMClient會自動啟動，如圖4所示。在上面可以配置串口參數(shù)。需注意，SCOMServer和SCOMClient的串口參數(shù)配置要完全一致。

        在服務(wù)器端，SCOMServer要通過“初始啟動設(shè)置”單獨自動啟動。

        五、系統(tǒng)運行情況

        系統(tǒng)自2000年5月投用以來運行穩(wěn)定可靠，為三次采油降低了大量人工成本。在調(diào)試中要注意無線電臺的天線安裝必須牢固，而且彼此方向要對準，電臺使用的電源要保證質(zhì)量，穩(wěn)定性要好。

        六、應(yīng)用前景展望

        利用力控軟件采用無線通訊方式只是各站點之間實現(xiàn)“四遙”控制的一種方式。實際上，力控軟件在通訊方式上提供了多種選擇方案，如電話撥號方式、RS485連接方式、網(wǎng)絡(luò)方式等。對于因各工作站之間距離比較遠，而且在有線通訊受限的情況下，可以根據(jù)實際投資情況、地理環(huán)境、物理環(huán)境等因素加以合理選擇。力控軟件強大的通訊功能，使我們能夠輕松地克服這種特殊的地域限制，有效地實施各種監(jiān)控工程。

        在大慶油田，這類配置注入站大約有600多個，基本上都處于“配置站自動控制、外輸工程手動調(diào)節(jié)、注入站則完全手動控制”的狀態(tài)。在國內(nèi)，通過聚合物注入采油的一些其它油田，其控制手段也大致如此。所以利用力控組態(tài)軟件和遠程無線通訊方式，實現(xiàn)油田“配注站”的“四遙”控制，具有廣闊的市場前景，同時也能為油田企業(yè)提高生產(chǎn)管理水平、增加企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益發(fā)揮重要作用。