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注入站自动流量控制系统设计 Design of Automatic Flow Control System for Injection Station 刘东旭（中国石油天然气股份有限公司对外合作部） 摘要：为提高注入站生产系统的自动化程度及安全性，满足不同开发阶段的地质方案需求，充分利用PLC系统强大的组态功能，实现全站生产数据的采集、报警和连锁控制等功能；通过引入PID控制算法，提高控制系统稳定性、减少系统误差波动，实现单井流量配注的精确调控。该控制系统的开发应用将对今后油田各种化学驱注入工艺系统的开发起到很好的借鉴作用。 Abstract: In order to satisfy the separate geological designing requirements at the different development stages, improve the safeness and automation of the injection plant production system. With the configuration function of PLC system, the function of data collection, alarm and interlock control of the station is realized. By introducing the PID control algorithm, the stability of the control system is improved, the fluctuation of the system error is reduced, and the precise control of the single well flow distribution is realized. The development and application of the control system will play a good role in the development of various chemical injection system of oilfield in the future. 关键词： 注入站；控制系统；流量；监控 Key Words：Injection Station , Control System , Flow , Monitor 1．控制系统流程 作为油田三次采油地面工艺系统重要的组成部分，聚合物注入站主要是将聚合物配制站熟化后的聚合物母液与清水混合、配比之后回注到各注入井中，达到扩大波及体积，提高采收率的目的[1]。 图1 单泵单井注聚泵恒流控制流程 为保证每口注入井的聚合物注入量及注入浓度达到设计要求，以期达到最好的驱油效果和经济效益，这就为注入站控制系统提出较高的控制要求。如图1所示，设定流量和流量计的瞬时流量同时被中央控制器AB-PLC采集，通过控制算法进行计算，输出一个4～20mA的控制信号给变频器，变频器控制注聚泵的转速，从而改变了聚合物母液的流量。这个过程周而复始，最后使实际流量与设定流量达到基本一致。 2．控制系统设计 控制系统下位机PLC程序是注入站软件设计的核心部分，使用RSLogic5000软件进行编辑。为达到注入站的生产要求，下位机程序设计了一系列的程序模块，以完成特定的功能 2.1 数据处理功能 对输入的模拟量及数字量进行处理以及归类保存，以便于与监控软件连接显示[2]。对于系统采集的工程模拟量，应通过CPT计算指令，将仪表量程代入公式进行换算，得出的数值为仪表的真实数值，从而实现对模拟量数据的采集。 由于聚合物母液流量是注入站需要控制的核心变量之一，以该变量数据采集为例，对单井流量的计算需要对模拟量（如流速等）采集，并经由A/D转换得到数字量，再经由CPT计算指令将采集到的水流与设定值比较，经由偏差计算等环节得到精确的水流值以用于下一步计算。 2.2 PID控制功能 在注聚泵对单井注聚过程中，由于受到泵效变化、汇管压力波动等因素干扰，单井母液流量也会随之变化，由于在工艺改造中增加了母液流量调节器，这里可以采用闭环控制，实时调整流量的变化，确保平稳注聚。控制回路原理如图2所示，以单井母液流量为被调节变量，组成一个典型的PLC模拟量闭环控制系统。 图2 PID闭环控制示意图 PID 调节算法由比例Kp、积分Ki、微分Kd三部分组成，所以又称为比例积分微分调节器[3]。在自动控制过程中使用独立增益的位置形式方程，此时，比例、积分和微分增益只分别影响它们各自特定的比例、积分和微分项，方程形式为： 偏差