自動化技術在試油工程中的應用

路旭斌

摘要：伴隨著科學技術的發展，大數據技術以及人工智能技術已經取得快速發展，帶領企業向智能時代邁進。其實自動化技術是建設人工智能技術的基礎條件，更是創建數字化油田的關鍵因素。針對石油工程，雖然在自動化鉆井以及自動化勘探等領域獲得長遠的發展，但是在完井測油方面，對于自動化有關研究還是較少。本文主要討論試油測試自動化關鍵技術。

關鍵詞：自動化技術;試油工程;應用

前言：

近些年在自動化技術使用方面，還是面臨著設備智能化程度較低且工作人員操作存在高風險的情況，井下工藝適用范圍受到限制，不能及時獲取信息，這樣會導致勘探開發難度增加，降低開發成本以及難以提升采油率等問題，一般試油完井工藝難以應對，所以，需要研究自動化以及完井技術提升操作水準，促進油田數字化建設。

一、試油測試自動化關鍵技術

（一）地層測試自動化技術

想要實現地層測試自動化，就需要解決三個問題：井下就近測量分析技術、深井井下高速傳輸技術、智能電動試油完井一體化。處于相對復雜的井筒環境中，不管是聲波傳輸還是電磁波傳輸，都存在著數據傳輸效率低下的問題，不能滿足實時分析以及處理的要求[1]。所以，存儲式井下電子壓力計還是目前取得井下壓力溫度的主要工具。由此可見需要進一步發展深井傳輸技術，有效提升復雜井筒條件下長距離信號傳輸的速度，構建地面到井底雙向高速通訊途徑，給實現井下實時監測以及控制打下堅實基礎。充分研究高效井筒傳輸技術，研究井底在線取樣和分析工具，完成對二氧化碳、天然氣全烴值等關鍵地層流體的參數，還有近井帶裂縫展布、巖石應力以及孔隙發育實情等關鍵地層物性參數的連續監測以及實時上傳，可以有效解決傳統取樣工具必須等到測試結束之后，隨著管柱起出才可以回收分析的缺點，這樣可以提升工作的效率。

深井地層測試工具的要求結構比較簡單、性能可靠且功能集成度高等。所以，依靠無線傳輸、井下電動控制等技術研究智能試油完井工具，通過使用無線信號控制電機操作閥門的開關，然后實現循環、關井、測試等不同的技術，改變井下復雜的環境，提升工作效率[2]。同時可以實現電機控制下的自動丟手以及回接，把試油短期大數據量傳輸和完井長期監測融合在一起，防止儲層受到傷害。

（二）地面流程自動化技術

地面流程自動化需要解決的關鍵問題有：地面流程輔助操作系統、全區域地面流程遠程控制系統、基于人工智能的試油測試無人值守系統。首先地面流程輔助操作系統是構成地面流程自動控制技術的過渡階段，主要的目標是提升試油測試地面流程操作的安全性以及防止誤操作[3]。站在技術的角度上，主要的作用是把試油測試SOP數字化，其中包含有人員操作規范以及安全規程等因素，基于遠程控制的基礎上，將不同的設備數據整合在一起，形成共享數據鏈，完成試油測試控制數字化。其次是全區域地面流程自動控制，在形成地面流程自動控制技術的基礎上，經過建立可拓展的高效通信的工控網絡。把集中自動控制系統覆蓋除砂器、分離器、熱交換器等全部地面流程以及設備。最后數字化作為保證，針對難以量化測量的數據，像放噴口氣體含量以及人員活動等，使用人工智能圖像識別技術。在獲取以上數據的基礎上，將應用模糊聚類分析、神經網絡模式識別技術綜合在一起，構成可靠性高的試油測試工況識別技術。在這些基礎上，構成的人工智能判斷系統，和遠程專家的操作結合在一起，形成地面流程無人值守系統。

二、自動化試油完井技術發展的方向

（一）基于深井抗干擾高速無線傳輸技術構建數字井筒

把傳感器技術、無線傳輸技術整合在一起，用多中繼器無線傳輸架構作為基礎，優化傳輸方法，提升傳輸效率。創建井下雙向數字信號高速傳輸井筒信息平臺，掌握試油測試期間井底的實際情況，調整測試作業程序，提升測試數據錄取質量，提升試油測試作業時效;可以及時發現井下異常的情況，提升安全風險管控能力。

（二）基于增強現實的地面流程快速部署

所謂的增強現實（擴增實現），就是一種推進真實世界信息以及虛擬世界信息內容之間的綜合技術。因為試油作業地面流程設備多，其中不同高壓設備以及壓力容器校驗程序以及時間有差異[4]。使用增強現實技術構建設備三維空間標簽和設備信息數據庫的連接，可以實現設備信息實時查詢以及檢查;另外經過計算機把施工現場地形以及地勢等關鍵信息，可以處理成可視化三維圖像，就是進行最優化部署設計以及虛擬安裝，減少安裝的時間，同時減少工作人員的工作內容;在施工期間工作人員經過佩戴特定的設備，和地面流程控制中心連接在一起，就可以實現實時監控氣體出現泄漏、在危險區域有人闖入等情況，可以節省人力方面投資的成本;或者是搭建一個虛擬的維修平臺，培訓工作人員正確使用儀器設備，降低培訓的成本，減少培訓時間。

（三）井下數據預處理技術

試油完井作業之后，井下壓力溫度傳感器采樣的頻率過高，產生較多的數據，經過一個施工周期會產生上百萬個數據，加上增產措施、溫度突然發生變化等出現的噪音，這個聲音會把真實的油藏情況覆蓋起來，對試井解釋的準確性有一定的影響。受到無線傳輸寬帶以及計算機資源的約束，已經不能實時解釋。所以，最重要的任務就是確保精度同時精簡數據。伴隨著芯片技術的發展，高性能低功耗的嵌入式神經網絡處理芯片給研究井下計算機打下堅實的基礎。依靠井下計算機就近分析各種傳感器取得的數據進行，優化原始數據體積、關鍵敏感數據自動記錄技術。

結語：

總而言之，智能試油技術的發展方向在于把自動化監測以及控制術、井下無線通信等技術結合在一起，使用人工智能和可視化技術，使內容顯示的更加全面、智能、高效管理數據資料等，構成用智能技術處理以及高效管理數據作為核心的深層次數據挖掘技術，可以減少數據重復收集以及記錄的成本，增加傳輸信息的途徑。

參考文獻：

[1]龐東曉，盧齊，張斌等 自動化技術在川渝地區試油工程中應用初探[J]. 鉆采工藝，2021，44（04）：68-72.

[2]黃船，曾小軍，何錦華. 智能試油技術在川渝氣田的探索與實踐[J]. 鉆采工藝，2020，43（04）：57-60+9.

[3]楊懷超. 芻議油田井下作業技術現狀及發展趨勢[J]. 中國石油和化工標準與質量，2020，40（08）：238-239.

[4]龐東曉，舒梅，韓雄. 頁巖氣試油快速投產技術探討[J]. 鉆采工藝，2019，42（06）：47-49+65+3-4.