油田自动化仪表的故障分析与处理研究

一、自动化仪表的概述

在油田生产迈向数字化、智能化的进程中，自动化仪表成为核心设备。它广泛分布于油气开采、集输、处理等各个环节，如同油田生产的 “感官” 与 “神经末梢”，承担着压力、流量、液位、温度等关键参数的精准测量、实时传输与自动控制任务。例如，压力仪表时刻监测井口及管线压力，防止超压引发安全事故；流量仪表精准计量油气产量，为生产决策提供关键数据支撑。这些仪表凭借先进的传感器技术与智能算法，将物理量转化为电信号或数字信号，通过数据传输网络反馈至控制系统，实现生产过程的自动化调控，极大提升了油田生产的效率与可靠性 。

二、油田常用自动化仪表类型及工作原理

（一）压力仪表

油田常用压力仪表包括压力变送器、压力表等，主要用于监测井口压力、管线压力、储罐压力等参数。压力变送器通过压力传感器将压力信号转换为电信号（如 4-20mA 标准信号），经信号处理单元传输至控制系统。其核心部件为压力传感器，常见类型有电容式、压电式、应变式等，其中电容式压力传感器因精度高、稳定性好，在油田高压、高粘度介质工况中应用广泛。

（二）流量仪表

流量仪表是油田油气计量的关键设备，常用类型包括涡轮流量计、超声波流量计、电磁流量计、涡街流量计等。涡轮流量计通过涡轮转速与流体流量的线性关系实现计量，适用于清洁、低粘度的原油或天然气介质；超声波流量计利用声波在流体中传播的时差法或多普勒效应测量流量，具有非接触式测量、无压损的优势，适用于高含砂、高粘度的原油介质；电磁流量计基于电磁感应原理，仅适用于导电介质（如含盐水的原油），在油田集输站场应用较多。

（三）液位仪表

液位仪表用于监测储罐、分离器、沉降罐等设备的液位高度，常用类型有浮球液位变送器、雷达液位计、超声波液位计、电容式液位计等。雷达液位计通过发射雷达波并接收反射波的时间差计算液位，不受介质密度、粘度、温度的影响，适用于高压、高温的储罐工况；浮球液位变送器通过浮球随液位变化的位移驱动传感器，输出线性电信号，结构简单、成本低，但在高粘度介质中易出现浮球卡滞问题。

（四）温度仪表

温度仪表主要用于监测井口流体温度、集输管线温度、加热炉温度等，常用类型有热电偶温度计、热电阻温度计（如 PT100）、温度变送器等。热电偶温度计利用热电效应将温度信号转换为电势信号，适用于高温工况（如加热炉出口温度监测，温度范围 0.1200^∘C ）；热电阻温度计通过电阻值随温度的变化实现测量，精度高、稳定性好，适用于中低温工况（如集输管线温度监测，温度范围 - 200-600℃）。

三、自动化仪表在数字化油田生产中的常见故

3.1 自动化仪表内的接触不良问题

仪表内部线路连接众多，长期运行易出现接线端子松动、焊点脱焊等接触不良状况。在复杂的油田环境中，振动、温度变化等因素会加速连接部位的磨损与老化。以流量仪表为例，其信号传输线路若存在接触不良，会导致流量测量值出现跳变、波动甚至中断，使生产人员无法准确掌握油气流量数据，影响生产调度与计量准确性。据相关统计，约 20% 的仪表故障由接触不良引发，严重干扰了油田生产的稳定运行 。

3.2 自然环境造成仪表故障

油田现场自然环境恶劣，高温、高湿、沙尘、强电磁干扰等对仪表正常运行构成严峻挑战。在沙漠油田，高温可达 50℃以上，仪表电子元件易因过热性能下降甚至烧毁；而在沿海油田，高湿度环境使仪表金属部件生锈腐蚀，引发电路短路。同时，抽油机、大型电机等设备产生的强电磁干扰，会使仪表信号传输出现偏差，如压力变送器输出信号受电磁干扰波动，导致压力监测失真，可能引发误报警或错误的生产控制指令 。

3.3 工作人员操作不当造成的故障问题

部分工作人员对自动化仪表操作规范不熟悉、专业技能不足，在日常操作与维护中易引发故障。操作过程中，若用力过猛拆卸仪表部件，可能损坏内部精密结构；参数设置时，若对仪表量程、精度等关键参数设置错误，会使仪表测量结果严重偏离实际值。例如，在北海液化天然气公司事故中，仪表工程师违规操作仪表联锁系统，引发了严重着火事故，凸显了人员操作不当带来的巨大安全隐患 。

四、自动化仪表在数字化油田生产中的故障处理

4.1 加强对仪表器件的定期检查

建立完善的仪表器件定期检查机制，是及时发现并处理故障隐患的关键。定期对仪表内部线路、传感器、电子元件等进行全面检查，查看线路连接是否松动、元件有无损坏、传感器性能是否稳定。针对易受环境影响的部件，如在高温区域的仪表散热片、高湿环境中的防潮装置，重点检查其功能是否正常。对于发现的问题，及时维修或更换受损部件。如胜利油田海洋采油厂开展海上平台仪器仪表专项排查，及时处理引压、引流导管堵塞等隐患，确保仪表灵活好用 。

4.2 根据实际的生产状况做好相应的检查规划

结合油田不同生产区域、不同类型仪表的特点及运行状况，制定个性化检查规划。对于井口仪表，由于其工作环境恶劣且对生产安全至关重要，缩短检查周期，每日巡检；集输站场仪表，根据工艺流程复杂程度与重要性，每周或每两周进行详细检查。同时，根据季节变化调整检查重点，夏季重点关注仪表散热与防雷击，冬季着重检查仪表防冻保温措施。通过精准的检查规划，提高故障排查效率，降低仪表故障率 。

4.3 不断提升生产人员的专业素养

组织定期培训，内容涵盖自动化仪表工作原理、操作规范、故障诊断与处理技巧等，提升生产人员对仪表的认知与操作能力。邀请仪表厂家技术人员开展专题讲座，分享最新技术与维护经验；组织内部技术交流活动，鼓励员工分享故障处理案例。此外，建立严格的操作考核制度，确保员工熟练掌握正确操作流程，减少因操作不当引发的故障。例如中原油田对员工开展仪表相关培训，提升了员工技术水平，保障了生产安全 。

五、结语

自动化仪表的稳定运行是数字化油田高效、安全生产的基石。通过对常见故障的深入分析，采取针对性处理措施，加强日常维护与人员培训，可有效降低仪表故障率，提高油田生产可靠性。未来，随着技术不断进步，油田自动化仪表将向智能化、高精度方向发展，需持续关注新技术应用，不断优化故障处理与维护策略，为油田数字化转型提供坚实保障 。

参考文献：

[1]朱庆.石油化工自动化仪表常见故障分析及处理方法[J].中国设备工程,2019(19):58-60.