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注水站监控系统设计

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注水 监控 系统 设计
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本科毕业设计(论文) 题目 注水站监控系统设计 学生姓名 雷 宇 学 号 0607030206 教学院系 电子信息工程学院 专业年级 自动化2006级 指导教师 罗 敏 职 称 讲师 单 位 电子信息工程学院 辅导教师 职 称 单 位 完成日期 2010 年 6 月 1 日 摘 要 本文主要阐述了基于现场总线的油田注水站监控系统的设计。在分析了注水站的工艺流程、技术指标、设备使用等情况之后,提出了整个监控系统基于现场总线技术的总体方案。并运用美国罗克韦尔自动化公司产品、现场总线控制系统技术和从现场底层到管理层的软件技术来实现整个监控系统的设计。 1. 控制系统网络结构的设计:主要采用分布式I/建罗克韦尔两层网络——工业以太网(P)、控制网(采用具备以太网通信接口的成底层I/在此基础上组建了以用实现注水站现场设备仪表信号的采集、处理,实现注水工艺的全线自动化控制。 2. 在注水量控制中采用用现在注水过程中的闭环控制,使得注水量稳定在设定值。处理器通过计算注水量设定值(实际过程中注水干线出口流量值(偏差(E),通过运行理器把输出信号传送给调节阀(调节阀门开度。同时,可以通过调整i、3. 系统软件设计:本系统软件设计使用用梯形图编程软件—用用本系统实现了注水站监控系统的自动控制和实时监测,满足了该注水站的生产技术要求。 关键词:注水站;监控系统;on of as an of is In LC on of to to 1. of , to , on MI to to of 2. In of ID in ID in to of at by of of E), by ID to to to At we p, Kd of ID to 3. of of to of to I 目录 1 绪论..................................................................................................................................................水系统的现状及研究意义........................................................................................... 注水采油在油气田开采上的重要作用................................................................ 国内外油田生产自动化技术应用现状................................................................ 注水站监控系统的研究意义...................................................................................究目的和主要内容......................................................................................................... 研究目的......................................................................................................................... 主要研究内容................................................................................................................计任务与要求................................................................................................................... 设计任务......................................................................................................................... 技术要求......................................................................................................................... 注水站总体设计..........................................................................................................................水站工艺流程...................................................................................................................水站所应满足的工艺要求...........................................................................................统总配置............................................................................................................................. 注水站监控系统总体设计......................................................................................................统设计要求......................................................................................................................统方案设计...................................................................................................................... 信号采集的模拟.......................................................................................................... 工业网络架构设计.................................................................................................... 注水控制思路.................................................................................................................................................................................................................................. 系统硬件设计.............................................................................................................................备层配置........................................................................................................................... 仪表选型....................................................................................................................... 阀门选型.......................................................................................................................制层....................................................................................................理层配置........................................................................................................................... 系统软件设计.................................................................................................................................................................................................................................................讯组态设计...................................................................................................................................................................................................................................... 创建控制器文件......................................................................................................... 配置I/O ......................................................................................................................... 梯形图程序编写......................................................................................................... 签).................................................................................................................态设计...............................................................................................................................机界面组态软件设计................................................................................................... 创建工程....................................................................................................................... 建立......................................................................................................... 创建标签和标签库.................................................................................................... 标记的报警配置......................................................................................................... 数据记录配置.............................................................................................................. 监控画面组态.............................................................................................................. 创建趋势曲线.............................................................................................................. 组态系统安全.............................................................................................................. 监控系统的..................................................................................................制目标...............................................................................................................................水系统自动调节............................................................................................................数设置.......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 电机的变频调速........................................................................................................................频调速...............................................................................................................................统总体结构......................................................................................................................行机构............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. 系统调试及实现........................................................................................................................题分析与解决................................................................................................................. ......................................................................................................... 控制网规划.................................................................................................................. 监控画面的制作......................................................................................................................................................................................................................... 总结体会............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 辞..................................................................................................................................................考文献...........................................................................................................................................录一:所有监测点应满足的工艺要求以及动作..................................................录二:流程图.....................................................................................................................录三:数据采集程序......................................................................................................录四:数据采集物理端口分布...................................................................................录五:标签及数据源对应表........................................................................................录六:系统运行效果...................................................................................................... 注水站监控系统设计 1 1 绪论 水系统的现状及研究意义 水采油在油气田开采上的重要作用 油田注水是一项复杂的系统工程,它是以注入水的水质处理和水质稳定为手段,以保护油层为基础,达到保持油层压力,实现油田稳产增产的目的[1]。 水压驱动方式是各种驱动方式中采收率较高的一种驱动方式,为了高效率的从油层中采出原油,我国油田大都采取了注水开发的方式[2]。 向油层中注水除了可使油田成为水压驱动,从而提高原油采收率以外,还可以提高油田的开发速度。当油田含油面积很大时,由于外排井的遮挡作用,一般边水影响到的范围是2~3排井,因此,油田内部井排的地层压力将逐渐减少,在保持井底压力一定时,井的产量减小,油田开发速度就低。为了得到较高的采油速度,必须在油藏腰部、中心和边部进行注水[3]。 向油层注水不仅能增加原油采收率,提高开发速度,而且还可以延长油井的自喷采油期,因而也是降低原油成本的重要途径。 注水系统是由若干个子系统组成,包括水源和供水系统、水处理系统、地面注水加压系统、注水井井下工艺系统等。每个子系统又包括若干环节。注水系统中的各个环节由管道连在一起,形成一个连续的、密闭的水力系统。系统中的厂、站、井通过管道连成网状,组成一个相互制约、相互影响和不可分割的整体。 油田地面注水系统是油田注水系统的重要组成部分。地面注水系统工程的设计不仅在很大程度上决定了注水工程总的基建投资,而且决定着注水系统整体运行成本。 内外油田生产自动化技术应用现状 目前,国外大石油公司普遍实现了油田生产自动化管理,单井包括地面、地下的主要生产参数均实现了自动化采集和自动开关井;注水站系统基本实现了自动化数据采集和生产过程自动化控制,百万吨油田的操作人员在50人左右。可以说,油田生产自动化在国外已经应用十分成熟和普遍。 国内,早在六十年代,就开始研究油田生产自动化系统,三十多年来,国内先后有数十家科研院所参与过此类系统的开发,有不少油田多次安装过各种测控系统。然而,由于现场工作环境恶劣、技术指标达不到、设备防盗能力差、科技含量低、产品西南石油大学本科毕业设计(论文) 2 化程度低等原因,产品在实际应用中效果不佳。九十年代初期,我国西部的吐哈、塔里木、海上等新开发油田,由于建设的高起点,他们引进了国外的自动化系统,也取得了较好应用效果,百万吨油田的操作人员基本控制在100人以内[4]。东部几个大油田在九十年代后期开始开发应用自动化技术,但由于受资金和政策等因素的制约,一般都是小规模和试验性质的。近年来,进展明显加快,未来几年资金投入将大幅度提高,油田生产自动化系统的规模和档次将会有一个飞跃。 水站监控系统的研究意义 胜利油田年生产原油 2700 余万吨,为全国第二大油田,投入开发已经超过 40年,其各类集输、注水站已达500余座,由于受当时建站技术、资金、环境等各方面因素的限制,注水站建设水平不高,特别是在自动化技术装备方面比较落后,严重制约了油田生产,胜利油田从2000年开始着手对集输、注水站生产自动化监控系统进行研究应用,本设计以胜利油田桩西采油厂某注水站为研究对象[23],设计具有以下意义: 对油田集输、注水站重要生产环节实现自动监控,达到节能降耗目的。桩西采油厂是一个年生产原油90万吨的中等规模的油气生产企业,仅电费就达6600万元/年,占采油厂总成本的22%,其中注水站占总电费的40%左右,达到每年2600余万元。从近阶段来看,提高注水站效率是目前油田最大的降本增效点,要真正实现这一目标,以实现节能降耗,最有效的方法就是实现注水站重要生产环节的自动监控。 注水站生产过程实现自动化管理后,能够提高泵站生产管理及运行水平,主要表现在: 1. 现场生产管理人员通过实时监控站、库各个生产过程的生产参数,能够及时分析各个生产过程的工作状态,可以预测并发现生产过程中出现的问题,能够大大提高油田站、库的生产运行质量。 2. 通过对历史数据的综合分析,可以掌握本站的生产运行规律,减少生产事故的发生,大大提高站、库的安全生产系数,有利于提高站、库的生产运行时率。 3. 上级有关部门经授权通过局域网及时掌握现场生产的第一手资料,便于对现场生产的指导,提高管理水平。 4. 对注水站生产参数实现自动采集后,可以减少大量的现场值班人员,同时较大幅度降低了现场工人的劳动强度,有利于油田减员增效。 5. 实现注水站生产过程的全自动化监控,对建成环保、节能、运行效率高、自动化管理水平高的智能化、数字化的油田站有着重要意义,它同时也是数字化油田建
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