試論油井監(jiān)控技術(shù)在油田自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉志彬　張紅俠　張清朧

【摘 要】油井監(jiān)控水平是影響油田自動(dòng)化系統(tǒng)水平的一個(gè)關(guān)鍵因素，技術(shù)的不斷進(jìn)步，促進(jìn)了油田自動(dòng)化趨勢(shì)的不斷增強(qiáng)，油井監(jiān)控技術(shù)的運(yùn)用在提高油田生產(chǎn)值效率、優(yōu)化需求指標(biāo)方面有著重要的促進(jìn)作用。本文詳細(xì)說明了油井自動(dòng)化系統(tǒng)中，油井各個(gè)階段監(jiān)控系統(tǒng)情況，有針對(duì)性的進(jìn)行監(jiān)控油井、遠(yuǎn)程開關(guān)油井及安全保護(hù)油井，進(jìn)而為更好的應(yīng)用油井監(jiān)控技術(shù)創(chuàng)造了優(yōu)越的發(fā)展空間。

【關(guān)鍵詞】油田；油田自動(dòng)化；油井監(jiān)控；監(jiān)控技術(shù)

油井監(jiān)控系統(tǒng)是油田自動(dòng)化系統(tǒng)中一個(gè)重要的組成部分，也是其系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)，油井監(jiān)控技術(shù)與系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)部分都有著緊密的聯(lián)系，其直接影響著油田的開采方式。對(duì)于有著不同的自動(dòng)化需求和工藝需求的油田，在運(yùn)用油井監(jiān)控技術(shù)方面也有著不同的要求。油井監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需緊密結(jié)合相對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化系統(tǒng)軟件。一般情況下，油井自動(dòng)檢測(cè)、設(shè)備檢測(cè)與維護(hù)、優(yōu)化生產(chǎn)與自動(dòng)化管理等各個(gè)系統(tǒng)，是油井的監(jiān)控系統(tǒng)重點(diǎn)結(jié)合對(duì)象。以油井的采集數(shù)據(jù)及動(dòng)態(tài)資料為參考，較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)油藏特性模型，并選用最佳手段進(jìn)行油藏開采，確定生產(chǎn)能力。整合生產(chǎn)設(shè)備，盡可能提升采收率，更好的管理油田自動(dòng)化系統(tǒng)。

1.監(jiān)控油井的各個(gè)階段

1.1監(jiān)控自噴井

自噴井的監(jiān)控包括油嘴閥位數(shù)據(jù)及開度控制的同時(shí)，主要負(fù)責(zé)的是套壓、油壓、油溫以及回壓四方面的數(shù)據(jù)采集。通過相關(guān)控制采集到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行油井系統(tǒng)測(cè)試，合理估算油井的具體產(chǎn)量，為油田的合理開采及配產(chǎn)提高相對(duì)可靠的參考性數(shù)據(jù)。此外，油井遠(yuǎn)程終端裝置傳輸?shù)哪M信號(hào)，主要由電動(dòng)可調(diào)的油嘴接收，使油井原油的產(chǎn)量得以合理的控制。同時(shí)，建立于油田生產(chǎn)需求指標(biāo)及優(yōu)化系統(tǒng)需求之上，主終端裝置對(duì)遠(yuǎn)程終端裝置發(fā)出一定的控制命令，合理控制油嘴的開度，進(jìn)而油田的產(chǎn)量可得到相應(yīng)控制。

1.2監(jiān)控電潛泵油井

主要由電潛泵遠(yuǎn)程終端裝置及電潛泵變速驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成的電潛泵油井，可進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠途O(jiān)控。同時(shí)，主要由變速驅(qū)動(dòng)器來完成控制電潛泵工作，依據(jù)生產(chǎn)的相關(guān)需求指標(biāo)，無需遠(yuǎn)程控制，在油井底部設(shè)置電潛泵和井下壓力傳感器，并將電潛泵變速驅(qū)動(dòng)器利用電纜進(jìn)行連接，井底壓力可利用井下壓力傳感器來進(jìn)行適度測(cè)量，利用潛泵驅(qū)動(dòng)器的良好控制，保持相對(duì)穩(wěn)定的井底壓力。遠(yuǎn)程終端裝置來完成采集電潛泵的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，并產(chǎn)生一定的采集信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)由遠(yuǎn)程終端裝置的對(duì)應(yīng)通訊系統(tǒng)傳輸給MTU，進(jìn)而遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)電潛泵油井。

1.3監(jiān)控抽油機(jī)油井

國(guó)內(nèi)大多數(shù)油田，一般使用人工舉升手段進(jìn)行抽油機(jī)抽油，部分抽油設(shè)備一定情況下易造成泵抽空，主要是因?yàn)槌橛驮O(shè)備對(duì)比油層供油能力，抽油能力較大。針對(duì)泵抽空情況，下沖程時(shí)，游動(dòng)凡爾可沖擊液面，產(chǎn)生一定的增壓或沖擊波，損壞油泵、抽油桿及地面抽油等基礎(chǔ)性設(shè)備，增加油井能耗，降低生產(chǎn)率。因此，利用自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行合理有效的遠(yuǎn)程監(jiān)控和判斷，可最大限度的滿足生產(chǎn)需求指標(biāo)。

抽油機(jī)電機(jī)的運(yùn)行主要由電機(jī)控制柜來控制，井場(chǎng)RTU接受相關(guān)的電機(jī)數(shù)據(jù)。在光桿卡子與載桿間或游梁上，可配置具備一定溫度補(bǔ)償?shù)某橛蜅U負(fù)荷傳感器，盡可能瞬時(shí)負(fù)載兩倍的額定載荷。自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行之后，抽油機(jī)可在泵的吸入口處控制油井的液位，最大限度提高油田的產(chǎn)量，并盡可能降低抽油桿斷裂或其他抽油泵故障的發(fā)生率，從而提高泵的使用率，降低能耗，巡井次數(shù)減少，縮短作業(yè)人員的操作時(shí)間，減輕作業(yè)強(qiáng)度，有效的提高油田生產(chǎn)效率。

2.開關(guān)油井及安全設(shè)施

遠(yuǎn)程開關(guān)和保護(hù)油井安全，是有效規(guī)避油井作業(yè)過程中各種意外事故或故障的重要監(jiān)控環(huán)節(jié)。針對(duì)遠(yuǎn)程油井開關(guān)控制系統(tǒng)，主要是由井下安全閥、地面安全閥以及地面安全控制油井、井場(chǎng)RTU構(gòu)成。同時(shí)，通過油田自動(dòng)化系統(tǒng)中的ESD 系統(tǒng)與控制中心主要負(fù)責(zé)人發(fā)出相應(yīng)的油井遠(yuǎn)程開關(guān)信號(hào)，并借助一定的通訊系統(tǒng)傳輸給對(duì)應(yīng)的RTU，然后向地面安全控制系統(tǒng)發(fā)出數(shù)據(jù)信息信號(hào)，使地面安全閥開關(guān)得以更好的控制。并非獨(dú)自分開的油井開關(guān)與安全保護(hù)，而是直接關(guān)聯(lián)著油田整體安全保護(hù)系統(tǒng)與緊急關(guān)斷系統(tǒng)。針對(duì)聯(lián)合站原油外輸系統(tǒng)、油氣處理系統(tǒng)以及輸油管線發(fā)生問題時(shí)，主終端裝置需及時(shí)發(fā)出關(guān)井信號(hào)，按序關(guān)閉相關(guān)的部分或全部油井。

3.油田中央監(jiān)控自動(dòng)化控制系統(tǒng)

也叫油田監(jiān)控SCADA系統(tǒng)。該系統(tǒng)要使用穩(wěn)定的、可靠性的計(jì)算機(jī)和不間斷UPS電源，掉市電后能夠持續(xù)供電，保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2個(gè)小時(shí)內(nèi)能夠正常工作。該系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控單元和測(cè)控中心組成。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控單元是實(shí)現(xiàn)SCADA功能的基本要素，由多個(gè)RTU或PLC組成，每個(gè)RTU都是一個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)本地I/O點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制。測(cè)控中心是SCADA系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控單元的集中監(jiān)控和系統(tǒng)的配置、管理、維護(hù)、報(bào)警處理。中央監(jiān)控系統(tǒng)主要對(duì)計(jì)量站RTU、油井RTU的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)和存儲(chǔ)，通過系統(tǒng)的查詢功能，獲得相關(guān)的數(shù)據(jù)，也可以手動(dòng)或自動(dòng)生成各種報(bào)表，根據(jù)需要打印報(bào)表，系統(tǒng)的報(bào)警提示監(jiān)控工作人員，及時(shí)安排作業(yè)層人員去現(xiàn)場(chǎng)排查故障。

該系統(tǒng)可以有多個(gè)客戶端，根據(jù)作業(yè)單位管理職責(zé)生成各種客戶端，比如采油客戶端，計(jì)量客戶端等等，每個(gè)客戶端可以實(shí)時(shí)監(jiān)控自己職責(zé)范圍內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行狀況，同時(shí)也可以從中央監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中查詢自己需要的數(shù)據(jù)，并使用專業(yè)軟件進(jìn)行分析，以更好的指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。比如采油隊(duì)可以使用采油客戶端，實(shí)時(shí)監(jiān)控各種油井的運(yùn)行狀況，客戶端報(bào)警提示可以提醒監(jiān)控人員，油井可能會(huì)出現(xiàn)的問題，做到提前預(yù)警，為無人值守提供一定的安全保障?？蛻舳瞬樵兛梢詫?shí)現(xiàn)匯總油井?dāng)?shù)據(jù)，生成油井生產(chǎn)報(bào)表和預(yù)測(cè)油井狀況。該系統(tǒng)的主要目標(biāo)是在保障安全生產(chǎn)情況下，提高油田生產(chǎn)效率，減輕油田生產(chǎn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減低油田生產(chǎn)管理成本。

4.應(yīng)用中的油井監(jiān)控技術(shù)

油田自動(dòng)化系統(tǒng)中，監(jiān)控油井是其尤為關(guān)鍵的組成部分，直接關(guān)聯(lián)著系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)相關(guān)部分及開采油田方式。同時(shí)，針對(duì)自動(dòng)化和工藝需求不同的油田，其對(duì)應(yīng)的具體監(jiān)控要求也不盡相同。油井監(jiān)控技術(shù)在油田實(shí)際應(yīng)用中，需嚴(yán)格依據(jù)油井設(shè)施及控制指標(biāo)來確定。并周全考慮各方面影響因素，制定合理的油井監(jiān)控方案，有效的優(yōu)化油井監(jiān)控技術(shù)。長(zhǎng)期油田開發(fā)方案的制定，需針對(duì)油井開發(fā)各個(gè)不同時(shí)期要求，進(jìn)行合理的開采設(shè)備選用，控制油井。

在監(jiān)控油井系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，需依據(jù)各個(gè)開采階段盡可能選取恰當(dāng)?shù)谋O(jiān)控系統(tǒng)，最大限度的控制監(jiān)控系統(tǒng)軟硬件的更換次數(shù)?；诰C合考慮影響油田各個(gè)因素的前提下，合理控制監(jiān)控油井的硬件影響因素，并選擇合適的相對(duì)應(yīng)油井監(jiān)控設(shè)備。油井監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需緊密結(jié)合相對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化系統(tǒng)軟件。一般情況下，油井自動(dòng)檢測(cè)、設(shè)備檢測(cè)與維護(hù)、優(yōu)化生產(chǎn)與自動(dòng)化管理等各個(gè)系統(tǒng)，是油井的監(jiān)控系統(tǒng)重點(diǎn)結(jié)合對(duì)象。以油井的采集數(shù)據(jù)及動(dòng)態(tài)資料為參考，較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)油藏特性模型，并選用最佳手段進(jìn)行油藏開采，確定生產(chǎn)能力，整合生產(chǎn)設(shè)備，盡可能提升采收率，更好的管理油田自動(dòng)化系統(tǒng)。

5.結(jié)束語

油井工藝以及自動(dòng)化水平的提升，對(duì)油井控制質(zhì)量提出了更高的要求，而且油井控制質(zhì)量對(duì)于油田自動(dòng)化系統(tǒng)的需要的油井?dāng)?shù)據(jù)的可靠性有著直接的影響，為此，我們應(yīng)當(dāng)不斷的提高油田自動(dòng)化水平，合理的運(yùn)用油井監(jiān)控技術(shù)，在提高油田開采效率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)能源和資源的節(jié)約，降低工作人員的作業(yè)難度。

【參考文獻(xiàn)】

[1]趙智勇.油田監(jiān)測(cè)指標(biāo)預(yù)測(cè)預(yù)警開發(fā)動(dòng)態(tài)系統(tǒng).石油工業(yè)出版社，2010（5）.