油水井措施施工數(shù)字化監(jiān)控平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

顏廷虎

摘要：在當(dāng)前數(shù)字油田建設(shè)逐步深化的前提下，整個(gè)油田行業(yè)當(dāng)前急需解決的問(wèn)題就是如何實(shí)現(xiàn)油水井措施施工的有效管理。本文充分結(jié)合了油田實(shí)際的生產(chǎn)狀況，并針對(duì)當(dāng)前油、水井措施施工過(guò)程中存在的各種問(wèn)題以及實(shí)際開(kāi)展油水井措施施工的具體需求進(jìn)行了深入分析，并在此基礎(chǔ)上提出了就一定可行性的油水井措施施工數(shù)字化監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)方案。希望能夠?yàn)檎麄€(gè)油田行業(yè)措施施工提供一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：油水井;措施施工;數(shù)字化管理;監(jiān)控;設(shè)計(jì)方案

引言

油田在經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)開(kāi)采后，整個(gè)油水井生產(chǎn)狀況會(huì)逐步下降，在這種情況下我必須要針對(duì)油水井實(shí)施相應(yīng)的壓裂、酸化、堵水等相關(guān)作業(yè)來(lái)進(jìn)一步提升油田的生產(chǎn)作業(yè)效率以及油井的采收率，這也是當(dāng)前油田進(jìn)一步提升經(jīng)濟(jì)效益的主要方式。但是，由于油田各個(gè)生產(chǎn)作業(yè)區(qū)存在嚴(yán)重分散、通信不通暢等各種問(wèn)題，使得現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員以及管理人員很難實(shí)現(xiàn)對(duì)油水井措施施工現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)態(tài)管理，也并不能及時(shí)獲取油水井生產(chǎn)過(guò)程中的各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)，而各種人為因素的影響也導(dǎo)致落實(shí)施工生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不能得到有效控制。鑒于此，針對(duì)整個(gè)油田措施施工工藝流程實(shí)施嚴(yán)格的信息化監(jiān)控管理具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 油水井措施施工現(xiàn)狀

1.1油水井措施施工存在問(wèn)題

目前針對(duì)油水井開(kāi)展的措施施工主要有壓裂、酸化、堵水等幾種作業(yè)方式。上述幾種施工工藝目前仍然存在以下一些問(wèn)題：首先，在實(shí)際進(jìn)行壓裂酸化施工過(guò)程中經(jīng)常會(huì)由于不合理的工藝參數(shù)設(shè)置，導(dǎo)致井下出現(xiàn)壓不開(kāi)、砂堵、砂卡等事故[1];其次，堵水調(diào)剖工藝施工過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)由于工藝措施落實(shí)不夠精確等問(wèn)題，例如在實(shí)際進(jìn)行堵水調(diào)剖過(guò)程中調(diào)剖劑的用量把握不夠合理;再次，在措施施工過(guò)程中經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致有毒物體泄漏造成人員傷亡事故，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響;另外，措施施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，通信條件相對(duì)比較差，不能夠?qū)崿F(xiàn)措施施工的即時(shí)數(shù)據(jù)采集與控制，對(duì)突發(fā)事件處理能力比較低。

1.2需求分析

針對(duì)上述存在問(wèn)題分析以，油田行業(yè)必須要針對(duì)措施施工現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)起完善的措施施工數(shù)據(jù)采集、視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸綜合系統(tǒng)，針對(duì)措施施工全過(guò)程個(gè)個(gè)關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)采集，并將其統(tǒng)一傳輸?shù)焦芾碇行模@樣就能夠?qū)崿F(xiàn)高效的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信息數(shù)據(jù)共享、遠(yuǎn)程專(zhuān)家診斷以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。

2.油水井措施施工數(shù)字化監(jiān)控平臺(tái)方案設(shè)計(jì)

2.1現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集及傳輸單元

2.1.1現(xiàn)場(chǎng)傳感器

在油水井措施施工現(xiàn)場(chǎng)中壓力、排量、砂比等數(shù)據(jù)都是重點(diǎn)的監(jiān)控和采集參數(shù)，必須要在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)設(shè)置壓力傳感器、流量計(jì)以及專(zhuān)用傳感器來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，鑒于傳感器的精度、可靠性在很大程度上對(duì)措施施工現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生巨大影響。因此在方案設(shè)計(jì)過(guò)程中最終選擇了電容式壓力傳感器、電磁式流量計(jì)、發(fā)射型密度計(jì)來(lái)進(jìn)行措施施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集[2]。

2.1.2攝像機(jī)

施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控影像數(shù)據(jù)需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸，由于受到網(wǎng)絡(luò)帶寬等因素的影響，可以選擇低照度感紅外一體化標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求來(lái)設(shè)置合理的視頻監(jiān)控點(diǎn)位，還可以通過(guò)設(shè)置自循環(huán)功能而實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的全覆蓋監(jiān)控。

2.1.3RTU單元

在油田措施施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集以及傳輸?shù)倪^(guò)程中RTU最關(guān)鍵的處理器，就能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器采集數(shù)據(jù)的順利接入，但是必須要對(duì)通信過(guò)程中的數(shù)據(jù)通信方式進(jìn)行充分考慮。

2.1.4通訊模塊

目前在通訊領(lǐng)域有線以及無(wú)線傳輸方式應(yīng)用非常廣泛，在油田領(lǐng)域中主要應(yīng)用了內(nèi)網(wǎng)以及公網(wǎng)兩種網(wǎng)絡(luò)通信方式。充分結(jié)合油田措施施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際作業(yè)情況。可以通過(guò)以下兩種通訊方式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸：首先，要充分應(yīng)用油田數(shù)字化建設(shè)過(guò)程中建設(shè)完成的通訊網(wǎng)絡(luò)，建立起工業(yè)級(jí)別的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)橋接方式，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)RTU采集數(shù)據(jù)與經(jīng)常網(wǎng)絡(luò)之間的順利接入，通過(guò)這種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸方式有效的解決了油田通訊距離遠(yuǎn)、跨度大的問(wèn)題;其次，針對(duì)一些沒(méi)有建設(shè)數(shù)字化通訊網(wǎng)絡(luò)的偏遠(yuǎn)地區(qū)，可以通過(guò)建設(shè)完整的GPRS DTU，來(lái)充分利用公網(wǎng)實(shí)現(xiàn)RTU采集數(shù)據(jù)順利接入網(wǎng)絡(luò)。

2.2遠(yuǎn)程服務(wù)器監(jiān)控平臺(tái)

2.2.1操作系統(tǒng)

針對(duì)油田措施施工施工現(xiàn)場(chǎng)要具體特征，必須要充分保證整個(gè)操作系統(tǒng)的適應(yīng)性以及驅(qū)動(dòng)程序的完整性，最終選擇windows XP SP3版本作為遠(yuǎn)程服務(wù)器的操作系統(tǒng)，并在整個(gè)操作系統(tǒng)中額外加裝了工業(yè)組態(tài)軟件、DTU驅(qū)動(dòng)、視頻驅(qū)動(dòng)、專(zhuān)用接口驅(qū)動(dòng)。

2.2.2組態(tài)軟件

為了充分保證推進(jìn)措施施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，在充分考慮施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境后，最終選擇了在技術(shù)上相對(duì)比較成熟、功能上相對(duì)比較全面的工業(yè)組態(tài)軟件，這樣就使得軟件平臺(tái)以網(wǎng)站發(fā)布但整體開(kāi)發(fā)周期進(jìn)一步縮減，整體開(kāi)發(fā)成本也得到了有效控制;而且后期應(yīng)用過(guò)程中的維護(hù)保養(yǎng)難度也進(jìn)一步降低，也能夠?qū)崿F(xiàn)后期各種功能的進(jìn)一步擴(kuò)展。

3.實(shí)踐應(yīng)用

我們小區(qū)塊油田針對(duì)其油田作業(yè)區(qū)塊堵水調(diào)剖措施施工現(xiàn)場(chǎng)建立起了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)，在經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的安裝調(diào)試后，在作業(yè)指揮部安裝的遠(yuǎn)程服務(wù)器完全達(dá)到了預(yù)期的遠(yuǎn)程監(jiān)控目標(biāo)。

3.1硬件功能

（1）數(shù)據(jù)采集 在該油田數(shù)字化監(jiān)控平臺(tái)建設(shè)過(guò)程中主要使用了RTU控制器，在該控制器下配備了兩路RS485通訊，其中一條通訊路線主要是用來(lái)針對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)智能流量表的即使已經(jīng)累積流量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集;而另一路通行路線主要是用來(lái)將采集的數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸?shù)椒?wù)器。

（2）視頻監(jiān)控 充分利用其成效將兩路不同的視頻進(jìn)行固定，而且集成撬都具備了高度適當(dāng)調(diào)節(jié)的功能，并配備了陣列LED燈來(lái)實(shí)現(xiàn)夜間的燈光，整個(gè)視頻監(jiān)控設(shè)備充分利用SD卡存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)，而且還能夠通過(guò)油田自身的局域網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)要及時(shí)傳輸。

3.2 軟件部分

（1）RTU軟件 其呈現(xiàn)部分能夠?qū)崿F(xiàn)模擬量A/D轉(zhuǎn)換采集，并通過(guò)GPRS DTU通訊來(lái)進(jìn)行測(cè)試。

（2）服務(wù)軟件平臺(tái) 充分利用現(xiàn)代工業(yè)級(jí)的組態(tài)軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、指標(biāo)動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)、數(shù)據(jù)報(bào)表、異常報(bào)警等功能。

4 效果評(píng)價(jià)

油水井措施施工數(shù)字化監(jiān)控平臺(tái)在實(shí)踐中的應(yīng)用，是對(duì)當(dāng)前油田數(shù)字化建設(shè)要進(jìn)一步深化和改造，完全實(shí)現(xiàn)了整個(gè)油水井措施施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信息的高度共享，并針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，完全達(dá)到了油田措施施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的預(yù)期目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]周錫生，任佳維，郭成，曹晶晶，祖琳，張海霞. 油田水驅(qū)精細(xì)挖潛措施經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)方法[J]. 大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2016，35（04）：63-67.

[2]王海翠. 利用油水井措施支持決策系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案管理現(xiàn)代化[J]. 內(nèi)江科技，2009，30（12）：14+25.