数字化油田自动化仪表故障分析与处理

数字化油田自动化仪表故障分析与处理

刘婧

（大庆油田有限责任公司第一采油厂数字化运维中心，黑龙江省大庆市）

摘要：在数字化油田的运行中，自动化仪表作为数据采集、监测和控制的关键设备，其稳定性和准确性对整个生产过程的安全、高效运行至关重要。当自动化仪表发生故障时，必须采取科学合理的处理措施以确保生产的正常进行。本文对自动化仪表常见故障分析，从故障预防、故障诊断、故障处理及后期维护四个方面展开，详细介绍针对数字化油田自动化仪表故障的处理措施。

关键词：数字化油田；自动化仪表；故障分析；处理；

1数字化油田自动化仪表类型及功能

数字化油田是现代石油工业发展的必然趋势，其中自动化仪表在提高生产效率、保障安全生产、实现节能减排等方面起着至关重要的作用。

（1）智能压力变送器：主要用于实时监测和精确测量井口、管道、储罐等设备的压力数据，通过无线或有线方式将数据传输至控制系统，为油田的生产调控提供依据。其具有高精度、宽量程、长期稳定可靠等特点，并能进行远程校准和故障诊断。

（2）智能温度变送器：用于监测和控制油气生产过程中的各种温度参数，如原油温度、天然气温度、设备表面温度等，确保工艺流程的安全稳定运行。它具有自动补偿、高温抗干扰能力强、自诊断等功能。

（3）智能流量计：包括电磁流量计、涡街流量计、超声波流量计等，主要用于精确计量油、气、水等各种流体的流量。这些仪表能实时监控输油管线的流量变化，及时发现并预防泄漏，同时为资源管理和经济效益评估提供准确数据。

（4）SCADA系统（SupervisoryControlAndDataAcquisition）：这是一种集数据采集、监视控制为一体的自动化系统，可以实时监控并控制整个油田的生产过程，包括抽油机工作状态、井口压力、产量、注水量、电力消耗等众多参数，实现远程操控与智能化管理。

（5）无线传感器网络：由大量分布式的传感器节点构成，能够对油田环境的各种物理量（如温度、湿度、气体浓度等）进行实时监测，对于早期预警、事故预防以及环境保护等方面有着重要作用。

（6）智能电参量监测仪表：主要用于监控和记录油田电力系统的各项电气参数，如电流、电压、功率因数、电量等，以确保供电安全、稳定、高效。

（7）智能阀门控制器：可实现对输油管道、储罐等设备上各类阀门的远程精确控制，根据预设程序或实时生产数据自动调节阀门开度，从而优化生产流程，降低能耗。

（8）在线油品分析仪：可以实时检测原油或成品油的各项化学成分及物理性质，如含硫量、粘度、密度等，确保油品质量符合规格要求，同时也为工艺优化提供科学依据。

2数字化油田自动化仪表常见故障分析

2.1电源故障

电源故障是数字化油田自动化仪表常见的故障之一。这种故障可能由于电源电压不稳定、电源线路老化或接触不良等原因导致。当仪表出现电源故障时，其显示屏可能会出现闪烁、黑屏或无法开机等现象。解决电源故障的关键在于确保电源电压稳定，并定期检查电源线路的连接情况。同时，对于老化的电源线路，应及时进行更换，以确保仪表的正常供电。

2.2传感器故障

传感器是数字化油田自动化仪表的重要组成部分，用于感知和测量各种参数。传感器故障可能由于环境因素、机械损伤或老化等原因引起。当传感器出现故障时，仪表的测量结果可能会出现偏差或不稳定。因此，定期检查和校准传感器是预防传感器故障的重要措施。此外，对于工作环境恶劣的传感器，应采取相应的防护措施，以延长其使用寿命。

2.3通信故障

数字化油田自动化仪表通常需要与上位机或其他设备进行数据通信。通信故障可能由于通信线路故障、通信协议不匹配或通信接口损坏等原因导致。当仪表出现通信故障时，其数据可能无法正确传输或显示。解决通信故障的关键在于确保通信线路畅通无阻，并正确配置通信协议和接口。此外，对于长期使用的通信接口，应定期检查其连接情况，以预防接口松动或损坏。

2.4软件故障

数字化油田自动化仪表的软件系统负责数据处理、控制逻辑和界面显示等功能。软件故障可能由于程序错误、病毒感染或系统崩溃等原因引起。当仪表出现软件故障时，其运行可能会变得不稳定或无法正常工作。预防软件故障的关键在于确保软件系统的稳定性和安全性。这包括定期更新和升级软件系统，以修复潜在的程序错误和漏洞；同时，加强病毒防护，避免恶意软件的入侵。

2.5环境因素导致的故障

环境因素也是导致数字化油田自动化仪表故障的重要原因。油田作业环境通常较为恶劣，存在高温、高压、高湿度以及腐蚀性气体等不利因素。这些环境因素可能导致仪表内部元件老化、腐蚀或损坏，从而影响其正常运行。为了降低环境因素对仪表的影响，需要采取一系列的防护措施。例如，选用耐高温、耐腐蚀的材料制作仪表外壳和内部元件；安装防护罩和过滤器以减少腐蚀性气体的侵入；以及定期清理和保养仪表，确保其处于良好的工作状态。

2.6人为操作失误

人为操作失误也是导致数字化油田自动化仪表故障的常见原因。例如，操作人员可能误操作仪表的按钮或开关，导致仪表设置错误或进入非正常工作状态；或者在进行仪表维护时，未按照规范操作导致仪表损坏。为了避免人为操作失误，需要加强对操作人员的培训和指导，确保他们熟悉仪表的操作规范和维护流程。同时，建立严格的操作规程和维护制度，对操作人员进行考核和监督，确保他们按照规范进行操作和维护。

3数字化油田自动化仪表故障处理措施

3.1故障预防

定期维护与检查：建立严格的定期巡检制度，包括对自动化仪表进行功能测试、精度校验、清洁保养等，确保仪表始终处于良好的工作状态。系统升级与优化：及时更新自动化仪表的软件系统，提升其性能和稳定性；根据实际工况调整参数设置，避免因配置不当导致的误报或漏报。建立健全应急预案：制定详细的仪表故障应急处置预案，包括备用仪表的切换使用、远程监控系统的启用等，提前做好风险防控。

3.2故障诊断

实时监控与报警：利用数字化油田的远程监控系统实时获取自动化仪表的工作状态信息，一旦出现异常情况立即发出警报，为快速定位故障提供依据。数据分析与判断：通过对自动化仪表输出的数据进行分析，结合设备历史运行记录，精准判断故障类型和可能的原因。专业检测与排查：对于复杂的故障问题，应由专业技术人员运用专业仪器和工具进行现场检测，精确找出故障点。

3.3故障处理

快速响应与隔离：在接到仪表故障报警后，迅速组织人员到达现场，首先将故障仪表与系统隔离，防止故障扩散影响其他设备或系统。故障修复：针对不同类型的故障，采取相应的维修策略，如更换损坏部件、校准偏差、修复软件错误等。同时，记录故障处理全过程，以便于后续的故障原因分析和经验总结。备用设备启用：在主用仪表故障期间，迅速启动备用仪表，确保生产数据的连续采集和系统的正常运行。

3.4后期维护

维修后的验证与确认：故障修复后，要对自动化仪表进行全面的功能测试和精度校验，确保其恢复正常工作状态，并通过一段时间的运行观察，确认故障已彻底排除。经验总结与培训：对每一次仪表故障事件进行深度剖析，总结经验教训，改进维护方法，并通过内部培训提高全员对自动化仪表故障处理能力。持续改进与完善：基于故障处理的经验积累，不断优化设备选型、采购、安装调试、运维管理等环节，降低仪表故障率，提高整体运行效率。

4结束语

总之，在数字化油田的运维管理中，对待自动化仪表故障的处理应当坚持预防为主、诊断准确、处理及时的原则，通过持续的设备维护、技术更新和人才培养，不断提升故障应对能力和设备可靠性，从而保障油田生产的高效、安全、稳定运行。

参考文献：

[1]张春辉.自动化仪表在数字化气田生产中的维护及故障处理[J].化工管理.2021(05).149-150