數字化遠程監控系統在塔河油田修井作業中的應用

唐　馨,黃　彪（.中石化西北油田分公司,烏魯木齊　8300；.中石化西北油田分公司,新疆　輪臺　84604）

數字化遠程監控系統在塔河油田修井作業中的應用

唐馨1,黃彪2
（1.中石化西北油田分公司,烏魯木齊830011；2.中石化西北油田分公司,新疆輪臺841604）

摘要：通過對井下作業遠程監控系統原理和使用情況進行描述，介紹數字化技術在塔河油田修井作業中應用情況以及給在井下作業管理工作中體現各種優勢。

關鍵詞：數字化;遠程監控;井下作業;塔河油田

數字化時代的到來給石油工業帶來極大的變化，如何運用數字化技術管理修井作業成為井下作業管理人員面臨的問題。隨著塔河油田開發逐步進入中后期，油井含水上升快、自然遞減快，年度產量任務的完成更多的依賴措施作業，措施作業任務將日益艱巨。井下作業目前存在一系列問題：一是采油廠現有修井監督數量有限，修井機組多，導致監控力量薄弱，無法全天候監控；二是依靠人工無法不間斷錄取施工參數，遇復雜情況時不能提供連續詳實的施工參數，影響對問題的分析和下步對策的制定；三是現場操作尚無報警機制。2011年塔河采油三廠與江漢儀表廠通過調研和技術論證，認為在塔河油田深井、超深井井下作業可應用數字化的遠程監控系統，旨在應用數字化技術，解決修井過實時監控各項施工參數，提升作業時效，出現事故準確明確責任劃分等問題。該系統由數據采集、現場處理和CDMA遠程傳輸等單元組成，可以將修井作業重點參數實時的傳輸至采油廠，為井下作業管理人員提供技術支持。該系統具有防火防爆能力，適應溫度-30～70℃、相對濕度0～90%的工作條件，滿足塔里木盆地的生產需要。

1　系統組成和工作原理

井下作業遠程監控系統由傳感器單元、采集處理單元、CDMA遠程傳輸單元、網絡服務器及配套軟件單元組成。主要錄取大鉤懸重、立管壓力、轉盤扭矩、泥泵排量、轉盤轉速、鉆壓、作業井深等關鍵施工參數并進行遠程傳輸。

該系統工作原理為通過各種傳感器采集數據，變換成電信號傳輸給采集處理單元，經過處理的數據存儲在工業存儲器上，同時在儀表板上顯示并通過無線望樓傳輸給CDMA遠程傳輸單元，后者通過電信CDMA網絡傳輸給采油廠服務器形成數據庫，用戶可以通過網絡瀏覽器訪問數據庫從而達到實時監控的目的。

2　設備研發和使用情況

塔河油田采油三廠于2011年11月對該系統完成調研及可行性論證，并與生產廠家聯合攻關，確定需要采集的修井參數和要達到的目標。2012年1月末研制成功，采油廠共引進8套系統，截至2013年10月，系統均運行正常，已累計使用165井次，基本保證了重點井、重點施工工序的實時監控。

3　設備的使用效果

在修井作業現場安裝該系統，依托高科技手段，提高了對施工過程的監控力度和精度，改變以往粗放的管理模式——現場匯報，采油廠接到匯報后制定下步措施的模式。化被動為主動，采油廠能直接監控作業現場各項參數的變化，及時發現施工現場存在問題并果斷采取措施。（1）典型案例。TΡ239井在打水泥塞過程中發生“閃凝”事故，造成井下26根油管被水泥漿固死，被迫采取措施將油管自卡點以上切斷，然后進入套銑、打撈階段。一般修井設備不安裝的扭矩儀，在套銑過程中無法準確判斷扭矩變化情況，只能由司鉆根據鉆臺上轉盤轉動、鉆桿跳動情況，憑經驗判斷井下是否出現異常。通過安裝井下作業遠程監控系統，井場上的數據通過遠程傳輸單元及時傳輸給井下作業管理人員，大屏幕將扭矩參數曲線實時顯示，當出現扭矩超出設定的報警值時及時提醒施工單位起鉆檢查。在該井第五次套銑過程中扭矩異常升高，超出報警值，井下作業管理部發現異常后立即通知井隊起鉆檢查套銑頭情況，起鉆后發現套銑頭半面銑齒合金脫落，磨損量5mm，最大外徑由145mm脹大為155mm。由于井下作業管理部的及時提醒，避免了套銑頭落井形成多魚頭的復雜情況，保障了修井作業的安全；（2）取得經濟效益。安裝了遠程監控系統的施工單位，非重點作業工序可以通過遠程監控系統確定修井機運行狀態，減少了監督巡檢工作量，每年可以節省成本約50.4萬元。井下作業管理人員通過遠程監控電子大屏，可實時監控修井機運行情況，對于非正常停待可及時提醒施工隊伍組織施工作業，提高修井機運行時效，目前采油廠平均每部修井機年措施作業工作量15井次左右，通過遠程監控系統，提前安排下步工作，減少停待時間，每井次至少可提前0.5天完工，按平均日費3萬元計算，每年至少可以為采油廠節省成本180 （8×15×0.5×3=180）萬元。綜合以上兩項費用，則每年可節省成本230.4萬元；（3）間接效益。1）通過遠程監控系統，采油廠可以實時掌握施工進度，提前開展生產組織工作，變被動為主動，提高作業時效，同時解決現場監督不足的問題；2）通過系統設置載荷報警、排量等參數的報警值，能夠及時提醒施工單位，防止現場操作不當，造成復雜情況；3）通過網絡遠程錄取大鉤懸重、泵的排量、泵壓、扭矩、鉆壓、轉盤轉速、作業井深等數據，井下作業管理人員可以根據參數判斷現場施工情況，同時該系統還可以自動生成作業日報、施工曲線等，杜絕了施工單位謊報和誤報施工進度情況，保障了數據的真實可靠；4）該系統的歷史信息查詢等功能，通過查詢可以查找出現事故時的施工參數，落實責任和制定下步措施。

4　總體評價及改進方向

總體來說井下作業遠程監控系統使用取得了良好的效果：實現了室內監控現場的目的，通過訪問數據庫即可查看施工工況，提高了運行時效，節省了人力物力；報警功能對于突發的異常情況具有良好的效果，減少了井下作業事故；歷史數據查詢為作業事故調查、工作量核定提供了技術支持。但是與此同時該套設備還存在一些問題需要繼續優化。

（1）目前設備沒有應急電源切換設備，增加應急電源和電源自動切換設備。

（2）該系統深度測量系統為滾筒式傳感器，當滾筒轉動時，受到鋼絲繩纏繞厚度影響，每趟鉆后會形成較大誤差，需要不斷的調校數據，對于該傳感器需要重新設計，提高測量精度。

（3）后期可在采集處理單元增加生成作業井施工電子報表，便于施工資料保存。

參考文獻：

[1]湖北江漢石油儀器儀表有限公司.SZY-YC型數據遠程傳輸系統說明書[S].

[2]中石化西北油田分公司采油三廠油田開發研究所.井下作業遠程監控系統評價[D].