王彦楠

（大庆油田自动化仪表有限公司，黑龙江大庆 163000）

现阶段我国石油勘探技术发展速度不断加快，在开采过程中也融入了各类自动化技术手段，切实提升了油田数字化建设水平。PLC 技术主要应用在污水处理、转油脱水站监测、中转站油计量等环节，切实提升了油田开发效率，确保了当前油田开采量及油田资源利用率能够满足社会可持续化建设要求，为油田企业获取更多经济效益、生态效益。

1 PLC技术理论研究

1.1 PLC技术概念

PLC 又被称为可编程控制器，在具体运行过程中需要使用计算机技术、通信技术及机电控制技术等，因其具有优秀的可靠性、广泛性、简便性而被广泛应用在工业领域。

1.2 PLC技术特征

1.2.1 可靠性

在PLC 系统中的电路接口多为光电隔离，电路在实际运行过程中，可以将油田现场的外电路与可编程逻辑控制装置中的电路进行电气隔离[1]。此外，PLC 中的运行模块内具备屏蔽功能，能够有效防止电磁干扰。重要的是，PLC 系统具有强大的自诊断能力，当电源或软硬件设备运行异常时，PLC 系统能够采取有效控制措施，防止故障问题演变为后续安全事故。

1.2.2 广泛性

PLC 系统接口丰富，在实际运行过程中能够针对工业生产期间的交流与直流信号、开关量及模拟量信号、电压值及电流等信号借助PLC 传感装置、变送装置、继电器等直接连接获取，切实提升了生产参数的集中监控采集比例。

1.2.3 简便性

PLC 系统的编程操作简单，可以配合使用梯形图、语句表、功能块图、结构化文本等编程方式，满足不同用户的实际操作要求，实际操作更为简便。

2 油田数字化建设现状

2.1 数字化技术

数字化技术主要是将海量分散的数据作为重要资源进行挖掘，通过使用数据挖掘引擎，对数据库中的内容进行充分分析，获取价值数据。使用关联性分析方法，通过对数据间存在的关联数据、目标数据及延伸信息进行充分挖掘，找寻数据间的内在关联，从根本上提升数据综合利用水平[2]。借助数据存在的关联性，还可以找到数据源中所需的目标数据及延伸数据，明确数据规律，提升数据利用水平。

对较多种类数据进行科学划分，对于没有规律的类型标记数据需要依照相关规则分类，使具备相同规律的信息聚集在一起，从根本上提升数据查找及应用水平，进一步提高各部门及工作人员对数据的认知力。数据化技术应用过程中还需要保持数据源的预见性，通过构建重要的数据类型，对数据内容进行综合分析及预测，从数据发展角度展开挖掘[1]。数据导入及导出过程中也经常会出现偏差问题，因此在数据挖掘过程中还需要注重开展数据检测工作，找寻出参照值及结果的差异。

2.2 数字技术在油田建设中的应用

油田建设运营与管理工作涉及的内容复杂，对开采技术的要求不断提升。现阶段油田建设管理工作多数使用了信息系统及数据挖掘手段，借助计算机技术手段对运营管理全过程展开优化及调整。

数字化油田建设应建立在油田建设原有网络的基础上，使用主流设计软件及编程技术手段，将原有开采管理模式转变为文化建设平台[3]。构建油田建设数字化平台需要进一步拓展油田建设时空维度，优化各项开采及服务全过程。通过构建油田建设数字化平台也能够使油田建设在时间及空间上得到延伸，全面开展信息化工作，实现油田常态化管理及信息共享目标。

2.3 油田数字化建设现状分析

油田建设是当下油田企业提升自身经济水平的重要方式。油田数字化建设改革流程较为复杂，建设内容需要包括管理模式优化、生产组织形式优化等方面，通过结合油田企业阶段性发展目标，制定数字化管理体系。

在油田数字化建设环节中，还需要通过重新分配人力及物力资源组建新管理框架，充分发挥出各项新技术应用优势。随着当下科学技术发展速度不断加快，在油田数字化建设过程中也应当注重关注数据库资源完整性的问题，避免出现决策中断情况。

3 PLC技术的油田数字化平台

3.1 PLC技术下的油田数字化平台设计

PLC 油田数字化平台使用了技术成熟的编程软件进行编程。软件功能完善，包括硬件配置与参数设置、通信组态、编程、测试、检测、移动及维护工作。在具体运行过程中还能够结合油田建设控制标准，分析系统在运行期间存在的故障问题，具备良好的自诊断功能[4]。以油田开采系统为例，开采系统的模块化主要由主程序、PID 控制程序、报警系统及温度、压力等传感器测定系统构成，在实际运行过程中能够全面监管开采设备运行状态，及时发现并预警存在于开采设备运行期间的故障问题。

3.2 PLC技术系统软件设计

为满足不同油田企业在生产经营管理工作领域对油田生产控制的要求，在PLC 系统设计过程中也需要着重提升开采设备监管与调控水平。对PLC 技术模块进行全面检查，使设备处于正常运行状态。结合设备实际运行环境特征及运行要求输入所需控制的参数，设备运行过程中应当随时测定各项参数值。着重关注油田数字化平台中的PID 调节与设备控制工作，分析不同数据的差异，对油田数字化平台进行进一步的功能完善。

3.3 PLC技术系统硬件组态及参数设计

PLC 技术系统中的硬件组态主要为电源、控制器、模块，需设置合理的各硬件组成部分参数[5]。模块中的参数需要使用编程软件设计，在硬件组态中确定PLC 输入及输出变量地址，为后续用户程序的设计工作奠定坚实基础。

在组态设置时可以将系统数据块与其他模块的参数均保存在CPU 中。在系统启动CPU 后，可以自动与其他模块进行通信传送参数。

在硬件组态环节，需要首先生成站，然后配置电源、CPU、模块，在CPU、模块中打开对话框，设置参数。参数内容主要包括网络参数、模块属性、采集信号类型、从站参数等。设置保存编译硬件，并将硬件下载到PLC 中。输入及输出模块参数需要利用编程软件设置，程序设计期间的CPU 必须处于停止运行状态。在设置完毕后将程序下载到CPU 中。

3.4 共享平台设计

为从根本上提升数字化油田建设平台中的数据共享水平信息编码标准，在现阶段数据集成建设环节还需要构建一个完整全面的数据中心及规范的信息编码标准，确保系统中的各业务体系能够集成且保持统一。通过预先设计好的共享数据平台，也可以将不同时期的业务子系统结合在一起，确保油田建设管理规范化、整体化、统一化开展。

共享平台需要结合数据挖掘、数据抽取及整合工具，将油田建设管理各业务系统中的数据抽取出来。借助数据转换规则形成标准数据编码，编码存入到核心数据库中，依照定义权限使用共享数据平台中的各类信息资源。

共享数据平台需要具备提供完整数据源、实现数据共享等功能。例如在共享数据平台运行过程中，涉及的信息覆盖到油田建设纵向及横向管理工作，满足工作人员信息服务需求。

4 PLC技术下油田数字化平台调试

4.1 PLC软件调试

PLC 系统软件调试工作需要在PC 机上进行。首先，分析油田生产期间对各类设备运行状态及运行参数提出的要求。然后，将运行控制标准利用编程方式输入到PC 机中[6]。PLC 系统运行环节可根据具体要求对模拟量、数字开关量等信号展开全面调节与处理，检测PLC 系统中每个运行部件与功能。将检测到的系统运行数据与标准数据进行对比分析，找到造成控制偏差问题的原因。最后，对PLC 技术系统参数进行合理调控，避免在油田数字化平台实际运行环节出现较大偏差。

4.2 PLC硬件调试

设计后的PLC 油田数字化平台硬件调试工作需要在投产前完成。选定系统中的某个设备作为硬件调控对象，确保设备各功能元件满足检测要求。启动PLC 系统，通过调节系统中各配件来完善硬件配置，在切实保障硬件配置能满足实际功能需求的基础上，尽量控制PLC 控制系统开发成本，从根本上提升PLC 控制系统的适用性。

5 PLC技术在油田数字化建设中的应用方向

5.1 PLC技术与无线技术的融合

将PLC 技术与无线技术有机融合在一起。将前线生产单位作为前端，系统上位机作为后端，使开采井、开采站及生产管理线能够生成工艺流程控制系统，在保障数据采集水平的基础上，对各开采环节进行实时有效监控。

由于多数油田所处的位置较为偏远，交通及通信建设难度大，需要借助无线技术手段将各开采井及开采站紧密连接，借助PLC 技术进行开采数据的实时通信。因PLC 技术具有运行成本低、维护便捷、标准化显著等特征，在应用于油田建设环节还需要进一步优化油田无线组网。

配备数据采集系统，结合油田采油平台及抽油机井位开展设计工作，在配电箱处加装PLC 设备，安装以镀锌槽钢为主的配电箱。借助抽油机配电箱为PLC 系统供电，提供供电机综合数据。PLC 系统可以使用无线模块，将位移传感器信息及荷载传感器信息传输到上位机控制系统中。PLC 系统在数据采集后会借助网络接口及无线通信模块，将数据传输到处理中心。

配备无线监测系统，将油田开采区域中的油井及开采站点利用无线监测系统连接。为切实保障无线电信号传输的平稳性，还应当选择高增益天线设施，在无线连接时使用点对多点方式。注重维护中心控制室与各监控点的链路，做好PLC 设备的维护工作，使数据均能够有效传输到中心基站中，保障采油生产资料的完整性。

5.2 PLC技术在油田生产水处理中的应用

油田开采过程中需要着重关注生产水处理工作，将未达标的生产水输送到污水井进行过滤处理，达标的生产水回注到油层中。生产水处理设施应用时会受到环境及操作因素影响而出现故障问题，可以借助PLC 系统中的自检功能，监测故障发生部位，判断故障发生原因并传达维修指令。

构建生产水处理PLC 系统还需要关注数据采集与传输工作，根据传输数据展开自动判别，使用适宜的应对方式。

5.3 PLC技术在石油计量中的应用

将PLC 技术应用在石油计量中，能够使整个计量过程更为智能。编程计量程序，使其能够开展定时计量工作，加强油井生产中的油、气及水等数据管控力度。PLC 计量环节还需要对油井工作状态进行细致分析，借助示功图变化值显示计量结果。在示功图处于归零状态时，PLC 系统可自动跳过该油井，并对下一油井计量全过程进行监测。

因PLC 系统的操作界面更为简单直观，便于相关管理人员使用系统中的各项功能，实现实时检测的目标，从根本上提升油田计量水平。

6 数字技术在油田建设中的应用对策

注重结合油田建设具体施工要求建设功能完善的管理平台及数据库。在油田建设管理过程中需要明确管理目标、划分管理职责，确定工程设计与施工重点内容，落实各项责任体系。工程管理工作主要涉及合同管理、财务管理及流程管理等内容[7]。在工程具体管理工作开展期间，需要数字技术融入财务管理、人力管理、开采管理工作，将每项管理工作结合在一起，协调项目管理中的各类关系，更加系统化、规范化的工作环境。要求油田建设数据挖掘系统应当具备紧密式耦合结构，将嵌入式与松散式耦合结构相互结合，在系统相互独立的情况下增强系统间的彼此联系，使数据挖掘系统具备独立性功能。

7 结束语

通过发挥PLC 系统应用优势，能够对传统油田数字化平台功能进一步优化，从根本上提升生产工艺控制的精准性与便捷性。虽然现阶段PLC 技术更加成熟，但在实际应用过程中还需要加强技术标准管控力度，结合设备运行功能及实际运行要求，选择合适的PLC 技术系统中的软件及硬件，增强PLC 技术下油田数字化平台运行安全性及经济效益。