一、應用背景

目前，在大部分的鉆井平臺中，維護油田注水站的工作狀態主要通過人工方式進行，這種方式不僅作業效率低且對工人的經驗有著較高要求。此外，油田注水站的工作環境惡劣，為了能夠有效地掌握各個設備的工作狀態，通常需要在數據采集和現場設備狀態查看上耗費大量人力。

在此背景下，構建一個自動化油田注水站監控系統將極大地降低人工維護成本，讓復雜惡劣環境下的油田注水站得到有效的遠程監控和管理。隨著通信及自動化相關技術的快速發展，還可以應用現代通信技術、傳感器技術和自動化監控技術，實時掌握油田注水站的任何設備的動態信息。

從當前國內外已有的研究來看，實現全自動化油田注水系統是未來油田注水系統相關技術發展的趨勢和方向，而實現的核心之一就是構建穩定和智能化的監控軟件系統。

二、關鍵過程與難點

在自動化控制系統實現的過程中，精確控制油田注水的流量和壓力的重要性日益突出。研宄發現，在油田注水過程中，開發配注量不匹配造成油田泵管的損耗高達到2.3MPa，嚴重降低了注水泵的注水效率，導致不必要的能源損耗。

針對于國內油田注水效率低、能耗高的問題，虹科提供了有效的解決方案：釆用PLC等現代通信技術和傳感器技術構建一個通用的油田注水站遠程監控系統，實現對油田注水站的遠程監控。該解決方案對確保油田注水過程的可靠性和產能的穩定性具有非常重要的意義。

三、虹科方案: 注水站測控系統構成

整個注水站控制系統由上位機觸控系統、下位機和測試測量系統組成。采用虹科eX700G戶外強光/易爆環境專用系列HMI作為上位機控制系統，與下位機通過Profibus總線進行指令交互。PLC作為下位機的核心控制器，采用附加模塊提供一個分布式I/O端口，相應的Profibus-DP總線和以太網總線共同構成整個控制系統。

液位和現場壓力檢測儀直接與AI模塊相連，產生的信號在PLC中進行采集，并進行數據處理。數據處理完成后，通過Profibus總線將數據上傳到虹科eX700G HMI中進行遠程監控。

四、虹科eX700G系列HMI特別之處

該注水站測控系統中，虹科eX700G 系列HMI使用其配套的JMobile Studio軟件進行工程配置，配置常用功能有：標簽定義、警報觸發、配方轉儲與還原、用戶組權限定義、雙語設置等。此外，還具有控制注水系統的啟停、支路管控、工作狀態、報警顯示、報表、注水流量控制、數據庫等功能。其中：

1.注水流量控制

為控制流量，注水平穩，當最開始注水的時候，加大注水流量；當注水壓力快達到設定值時，減小注水量，平穩注水，從而實現精確注水，平穩控制。本注水站測控系統需要針對各個注水井的實際情況，設定符合該注水井地質環境、注采需求的流量，所以在控制系統的注水主畫面中，針對各個注水井系統分別設定了對應的注水流量。

2.報表

由于注水站系統主要監控設備為注水泵，主要的監控數據對象為注水流量，所以將注水監控功能劃分為：注水泵監控以及高壓注水狀態監控。為實時監控各個泵出水流量，記錄歷史數據，形成注水流量報表，本系統可視化界面配置了實時流量顯示功能及數據記錄功能，可根據對應數據線了解當日流量變化曲線。

3.報警顯示

為保證在系統運行狀態出現問題時，能及時提醒站上員工采取緊急措施，本系統可視化界面還設計了報警監控功能，可針對最重要的監控點的注水泵機組溫度、出口壓力等參數設置報警顯示。

4.數據庫

本系統還支持數據庫功能，利用數據庫歷史數據信息可以對油田注水站的運行狀態及設備狀態進行預測分析，及時地發現潛在的風險和威脅，有效降低油田注水站故障帶來的經濟損失，確保油田注水站的工作穩定性。

除上述功能，虹科eX700G系列HMI外部設計采用全金屬外殼，具有涂層板保護，耐腐蝕，適用于惡劣作業環境。此外，虹科eX700G系列HMI持有DNV-GL, IECEx, ATEX，cULus等多種防爆認證，提供了設備在危險環境作業中的安全保障。

審核編輯 黃昊宇