淺談數(shù)字化在長慶油田的應(yīng)用

淺談數(shù)字化在長慶油田的應(yīng)用

在油田生產(chǎn)管理中收集基本數(shù)據(jù)是一個長期而不中斷的重要工作。傳統(tǒng)方法需要依靠大量的手動投資、井補(bǔ)償和手動記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)，效率低、節(jié)奏慢、效率差。提高勞動生產(chǎn)效率,減輕員工的勞動強(qiáng)度是高效開發(fā)建設(shè)今日長慶的重中之重。為此,數(shù)字化建設(shè)就成為當(dāng)前重要的議題。長慶油田第一采油廠的合水油田地處甘肅省合水縣境內(nèi)的黃土塬深處,地勢險要,山(塬)川相間,路難走,車難行,整個油區(qū)生產(chǎn)活動比較原始,自動化程度很低,生產(chǎn)數(shù)據(jù)的錄取、傳遞、統(tǒng)計(jì)等工作全部依靠人工,油井看護(hù)管理主要是住井值守、徒步巡井,原油的計(jì)量也都以人工計(jì)量為主,精度不夠,與油田公司提出的“大油田管理、大規(guī)模建設(shè)”要求極不相稱,在知識經(jīng)濟(jì)、信息社會的今天,加快合水油田數(shù)字化建設(shè)尤其顯得必要。合水油田的數(shù)字化建設(shè)是從一個聯(lián)合站開始的。聯(lián)合站是油田地面的重要單元、生產(chǎn)的樞紐、油氣集輸?shù)难屎?把它搞“活”了,整個油田也就“活”了。1川道/李花溪聯(lián)合站合水縣屬黃土地貌,地形比較復(fù)雜,山川相間,區(qū)內(nèi)第四系黃土覆蓋厚度為35~240m,該聯(lián)合站建在川道之中,海拔1091m。聯(lián)合站下轄21個井場,井場大都分布在山上(塬上),每個井場上打的都是叢式井,有5~6口油井,多的有8~9口井,每個井場油井生產(chǎn)的原油經(jīng)管線集中站內(nèi),再通過外輸管道進(jìn)入油田外輸系統(tǒng)。2聯(lián)合站和視頻監(jiān)控系統(tǒng)該區(qū)地形復(fù)雜,行走艱難,考慮外協(xié)等因素,各個井場的通訊方式全部采用無線網(wǎng)橋傳輸方式。聯(lián)合站設(shè)監(jiān)控中心,建設(shè)站控系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)各一套,實(shí)現(xiàn)了對所轄井場數(shù)據(jù)的實(shí)時采集、安全報警與視頻監(jiān)控、井場的自動投球、油井的遠(yuǎn)程遙測、啟?？刂?以及對注水井的遠(yuǎn)程配注。井場電子巡井系統(tǒng)和增壓點(diǎn)監(jiān)控中心示意圖如圖1所示。2.1井-水-機(jī)-網(wǎng)電子巡井系統(tǒng)作為油水井日常管理的主要環(huán)節(jié),它主要有六大系統(tǒng),即示功圖法量油系統(tǒng)、油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)、自動投球系統(tǒng)、井場視頻監(jiān)控系統(tǒng)、注水井遠(yuǎn)程調(diào)配系統(tǒng)。2.1.1單采充填系統(tǒng)模型示功圖法量油是通過建立定向井有桿泵抽油系統(tǒng)的力學(xué)、數(shù)學(xué)模型,計(jì)算出給定系統(tǒng)在不同井口示功圖激勵下的泵功圖響應(yīng),確定泵的有效沖程,進(jìn)而求出地面折算有效排量,即油井產(chǎn)量(圖2)。2.1.2采集設(shè)備的選擇數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)是利用自動控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對井場油井的生產(chǎn)狀況進(jìn)行采集和遠(yuǎn)程控制的系統(tǒng)。目前,油井的示功圖采集分為有線示功圖采集和無線示功圖采集兩種方式。無線示功圖采集安裝方便,也便于維修;有線示功圖采集安裝較為復(fù)雜,但是信號穩(wěn)定,對天氣等因素的要求不高。所以選擇在井場安裝有線示功圖采集系統(tǒng),采用井組方式,即井場共用一組RTU模塊與一套無線網(wǎng)橋,采集示功圖、沖程、沖次、油壓、電機(jī)電流、電壓(圖3);同時每口油井上安裝電機(jī)遠(yuǎn)程啟停裝置,可以遠(yuǎn)程控制抽油機(jī)的啟停運(yùn)作。2.1.3裝球量的設(shè)計(jì)在井場設(shè)置自動投球器,按人工設(shè)定時間要求進(jìn)行自動投球操作,裝球的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì),不需要人為手工投球。此舉避免了井場人員每天都要上井場投球的麻煩,既節(jié)約了人力,又防止了人工投球的某些弊端。2.1.4自動聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控井場設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng)(包括語音警告),實(shí)時監(jiān)控油井井場狀況,人員車輛進(jìn)入時及時報警,并將視頻信號通過無線網(wǎng)橋傳輸回站點(diǎn)監(jiān)控中心;監(jiān)控中心站控系統(tǒng)上可彈出報警信息,并有語音提示,能有效地監(jiān)控井場盜竊破壞行為。2.1.5壓力變送器rtu協(xié)議該系統(tǒng)是在配水閥組上安裝具有Modbus-RS485-for-RTU協(xié)議的穩(wěn)流配水控制裝置和壓力變送器,采用4芯信號線(兩芯供電,兩芯數(shù)據(jù)通信)或使用閥組間RTU,以無線方式與井場RTU進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,監(jiān)測注水瞬時流量、累計(jì)流量和壓力,實(shí)現(xiàn)注水井遠(yuǎn)程調(diào)配。2.2實(shí)時監(jiān)測及自動預(yù)警在聯(lián)合站內(nèi)安裝站控系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)各一套,實(shí)現(xiàn)井場實(shí)時數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程工況監(jiān)測、抽油機(jī)遠(yuǎn)程啟停、實(shí)時故障報警、井場實(shí)時圖像視頻監(jiān)控、油井示功圖分析及產(chǎn)液量計(jì)算、自動生成各類報表等功能;同時也可以對站內(nèi)各類儀表進(jìn)行監(jiān)控,對輸油泵進(jìn)行變頻控制,保證原油外輸?shù)倪B續(xù)性。2.2.1實(shí)時預(yù)警(1)依據(jù)每天每口井約10min一組的示功圖、電流圖、功率圖數(shù)據(jù),結(jié)合油壓等參數(shù),既可實(shí)時診斷油井的斷桿、卡泵、供液情況急劇改變、電機(jī)缺相等異常情況并報警,還可根據(jù)歷史數(shù)據(jù),預(yù)測及分析油井的結(jié)蠟、偏磨、供液情況等的變化規(guī)律,提出預(yù)警。(2)根據(jù)檢測的井場管線出口壓力與站點(diǎn)等管線進(jìn)站壓力,對井場到站點(diǎn)等的輸油管線的堵塞進(jìn)行預(yù)測,對嚴(yán)重泄漏實(shí)現(xiàn)報警。2.2.2含氣原油脫氣體積收縮量的測試長慶油田油氣研究院結(jié)合示功圖采集系統(tǒng),研發(fā)了計(jì)產(chǎn)分析軟件。針對井場采集到的油井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,可以得到油井產(chǎn)液量的理論值?？紤]到不同區(qū)塊原油物性不同,溶解氣含量不同,含氣原油脫氣體積收縮引起的地層原油與地面原油的體積差,在每個區(qū)塊應(yīng)用前選取一些井進(jìn)行油井測試,然后經(jīng)對比、分析得出區(qū)塊對示功圖計(jì)算結(jié)果的修正值以保證示功圖計(jì)產(chǎn)的準(zhǔn)確性。產(chǎn)液量計(jì)算公式為:式中,d——泵徑;Se——有效沖程;n——沖次;B1——原油體積系數(shù)。便攜式測功儀和采集的示功圖對比見圖4和圖5。產(chǎn)量對比如下:計(jì)算產(chǎn)量為16.08t,實(shí)際產(chǎn)量為14.69t,二者之間的誤差為1.39t。3系統(tǒng)自身及軟件準(zhǔn)備先行該聯(lián)合站的數(shù)字化建設(shè)實(shí)現(xiàn)了油水井現(xiàn)場管理由傳統(tǒng)模式向信息化、數(shù)字化、智能化管理模式的轉(zhuǎn)變,全面提升了油田生產(chǎn)管理水平,切實(shí)降低了員工勞動強(qiáng)度,控制了用工總量。由于油田生產(chǎn)需要考慮計(jì)產(chǎn)的準(zhǔn)確性,保證數(shù)字化有良好的實(shí)施效果,根據(jù)我們初步實(shí)踐的情況來看,需要注意以下兩方面的問題。一是硬件及元器件要確保質(zhì)量并及時維修、更換。由于傳感器一直處于工作狀態(tài),長期受野外環(huán)境的影響,加之載荷傳感器易發(fā)生損壞和漂移,容易造成采集的示功圖失真,影響計(jì)量精度。同時RTU模塊(遠(yuǎn)程控制終端)是系統(tǒng)硬件最主要的部分,RTU模塊采集各類數(shù)據(jù),并進(jìn)行轉(zhuǎn)換,存儲在臨時寄存器當(dāng)中,當(dāng)RTU存儲出現(xiàn)問題時,造成數(shù)據(jù)存儲不上或存儲錯誤,導(dǎo)致無法準(zhǔn)確計(jì)產(chǎn)。二是軟件要及時完善。在使用計(jì)產(chǎn)軟件時,要求正確錄入油井的各項(xiàng)基本參數(shù)。如果參數(shù)錄