油田單井?dāng)?shù)字化建設(shè)方案與智能化發(fā)展方向探討

高俊

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)以“低成本、重實(shí)效”為目標(biāo)，通過物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施在單井、計(jì)量間實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，重點(diǎn)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，在中轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)集中監(jiān)控，重要流程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。由于廠轄區(qū)地廣井稀，信息化基礎(chǔ)薄弱，既有集中采集的油區(qū)，又有零星分布的小型生產(chǎn)單元，生產(chǎn)管理難度大，是可以通過物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來提高勞動(dòng)效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、優(yōu)化勞動(dòng)用工、降低安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)、提高生產(chǎn)管理水平。基于此，本文主要對(duì)油田單井?dāng)?shù)字化建設(shè)方案與智能化發(fā)展方向進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：油田單井;數(shù)字化建設(shè)方案;智能化發(fā)展;方向探討

1 前言

單井生產(chǎn)管理是油氣生產(chǎn)管理系統(tǒng)的最前端，在數(shù)字化建設(shè)和智能化建設(shè)方面都起著至關(guān)重要的作用。克拉瑪依油田多數(shù)井區(qū)都存在含硫量高、點(diǎn)多面廣人手少、農(nóng)田散落分布的特點(diǎn)，從而導(dǎo)致值班人員井區(qū)巡檢不完全、故障處理及生產(chǎn)調(diào)整不及時(shí)、電機(jī)燒毀、人員中毒等問題產(chǎn)生，直接影響油田生產(chǎn)，而數(shù)字化單井的建設(shè)能很好地解決這些難題。車排子井區(qū)是新疆油田數(shù)字化建設(shè)示范區(qū)，文中介紹了一套針對(duì)該區(qū)24口單井的數(shù)字化建設(shè)方案。

2 系統(tǒng)概述

數(shù)字化單井生產(chǎn)管理系統(tǒng)主要由遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)RTU（RemoteTerminalUnit）、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控子系統(tǒng)IPVS（IPVideoSurveillance）、光纖及無線網(wǎng)橋數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、組態(tài)及Web網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布等組成。系統(tǒng)構(gòu)建遵循“實(shí)用、開放、穩(wěn)定、可擴(kuò)展、易維護(hù)”的原則。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。井區(qū)共計(jì)24口采油井、3個(gè)撬裝站。單井最大距離不超過2.5km，所需遠(yuǎn)傳井區(qū)之間（車60至車2）最大距離18km。抽油機(jī)井場(chǎng)安裝RTU，完成井口數(shù)據(jù)采集、抽油機(jī)啟停控制;同時(shí)完成監(jiān)控中心指令接收，并按照監(jiān)控中心指令回傳采集的數(shù)據(jù)與執(zhí)行啟停抽油機(jī)的指令2號(hào)撬裝站安裝無線網(wǎng)橋中心端設(shè)備中轉(zhuǎn)所轄抽油機(jī)數(shù)據(jù)通信，同時(shí)配置數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）前端通信處理器完成對(duì)油井井場(chǎng)數(shù)據(jù)巡檢指令的下達(dá)、井場(chǎng)RTU發(fā)送數(shù)據(jù)的接收、油井啟停控制指令的下達(dá)與執(zhí)行效果顯示以及單井產(chǎn)量計(jì)量指令的發(fā)送等。

2.1 數(shù)據(jù)采集遙測(cè)系統(tǒng)

井場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與控制核心為現(xiàn)場(chǎng)儀表及RTU機(jī)箱。現(xiàn)場(chǎng)儀表采集固定載荷、角位移、壓力、溫度、H2S體積分?jǐn)?shù)等參數(shù);RTU機(jī)箱主要包括RTU模塊、無線網(wǎng)橋、電機(jī)監(jiān)控模塊等。與常用的可編程控制器（PLC）相比，RTU具有更加優(yōu)良的通信能力和更大的存儲(chǔ)容量，集成程度高、穩(wěn)定可靠，適用于更惡劣的溫度和濕度環(huán)境，提供更多的計(jì)算功能，可以方便使用于油井遙測(cè)、計(jì)量間、注水間自動(dòng)化等項(xiàng)目。近年來RTU產(chǎn)品在石油天然氣、水利、電力調(diào)度、市政調(diào)度等行業(yè)SCADA系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。該項(xiàng)目數(shù)據(jù)采集遙測(cè)系統(tǒng)RTU模塊具有以下特點(diǎn)：①內(nèi)部?jī)?yōu)先執(zhí)行中心指令（如對(duì)表、啟停抽油機(jī)、下載程序等），可連續(xù)偵聽并根據(jù)指令發(fā)送數(shù)據(jù)，反復(fù)采集功圖、油壓、電機(jī)電流/功率等參數(shù);②歷史數(shù)據(jù)容量大，可以存儲(chǔ)1000組示功圖數(shù)據(jù)（單獨(dú)采集功圖時(shí)）;③將CPU、模擬量輸入、開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、通信口等高度集成，保證RTU模塊穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

2.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

通過光纖及無線網(wǎng)橋通信傳輸結(jié)合IPVS可實(shí)時(shí)監(jiān)控每口單井生產(chǎn)狀況。每口單井安裝1臺(tái)固定式攝像機(jī)監(jiān)視單井工作狀態(tài);3個(gè)撬裝站附近安裝3臺(tái)一體化云臺(tái)攝像機(jī)，云臺(tái)連續(xù)360℃旋轉(zhuǎn)最大可俯視整個(gè)井區(qū)，可實(shí)現(xiàn)變速功能。現(xiàn)場(chǎng)錄像保存時(shí)長(zhǎng)為1星期，具有視頻查詢、回放、導(dǎo)出功能。現(xiàn)場(chǎng)與中控室之間可實(shí)現(xiàn)雙向語音通話和無人值守時(shí)的自動(dòng)巡航等。

3 單井智能化

新疆油田2008年率先在全國(guó)建成“數(shù)字油田”后，又在全球范圍內(nèi)提出“智能油田”的概念并大力實(shí)施。“智能油田”的特點(diǎn)：信息動(dòng)態(tài)化、自動(dòng)操作、數(shù)據(jù)分析深入、信息應(yīng)用主動(dòng)。“智能油田”與“數(shù)字油田”具有一致的建設(shè)目標(biāo)，“智能油田”是“數(shù)字油田”的高級(jí)階段。分析未來地面生產(chǎn)管理系統(tǒng)的智能化發(fā)展，主要應(yīng)集中在以下幾方面：①高精度的智能儀表和基于ARM技術(shù)的移動(dòng)數(shù)據(jù)終端（目前國(guó)外如Honeywell公司已有相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)品），解決數(shù)據(jù)采集的真實(shí)準(zhǔn)確和及時(shí)性問題;②結(jié)合云計(jì)算及大數(shù)據(jù)技術(shù)，研發(fā)更先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)進(jìn)而構(gòu)建專家知識(shí)庫，核心功能包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、故障預(yù)警。

4 結(jié)語

該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的核心功能包括井區(qū)自動(dòng)巡檢以及重點(diǎn)井連續(xù)監(jiān)測(cè);采集油井參數(shù)，包括示功圖、沖次、主管壓力、套壓、井口油溫等;遠(yuǎn)程控制，自動(dòng)間抽及定時(shí)啟抽;遠(yuǎn)程工況監(jiān)測(cè)，包括抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況、電機(jī)工作狀況、遙測(cè)系統(tǒng)工作狀況等;視頻監(jiān)控和記錄;故障報(bào)警，遙測(cè)系統(tǒng)通信不成功，主機(jī)故障，儀表故障，抽油機(jī)停機(jī)，電機(jī)空轉(zhuǎn)，抽油桿斷桿，泵效低，漏失，碰泵，供液不足，油井井口壓力變化異常等;報(bào)表生成及打印等。系統(tǒng)涵蓋了單井?dāng)?shù)字化的主要內(nèi)容，功能全面，很好地解決了單井自動(dòng)化生產(chǎn)問題，隨著智能化建設(shè)的推進(jìn)必將使油田單井生產(chǎn)管理更加安全高效。

參考文獻(xiàn)：

[1]任明強(qiáng)，王瑾榮.無線數(shù)據(jù)傳輸在石油勘探開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].石油化工自動(dòng)化，2012，48（01）：60-62.