曙光油田稠油數(shù)字化建設(shè)研究與應(yīng)用

李明璇（中國(guó)石油大學(xué)，山東 青島 266555）

1 概述

曙光油田普通稠油開(kāi)發(fā)始于1979年，1983年開(kāi)始規(guī)模開(kāi)發(fā)，目前部站仍采用“油井-計(jì)量接轉(zhuǎn)站-聯(lián)合站”的大二級(jí)部站方式，地面集輸工藝采用雙管摻液工藝。隨著吞吐輪次增加，稠油開(kāi)采效果逐年變差，傳統(tǒng)的工作方式勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低下，人為誤差大，處理故障時(shí)間長(zhǎng)，安全性低，在日常井筒管理、油井計(jì)產(chǎn)、原油外輸?shù)确矫婀芾黼y度增加。為了提高稠油生產(chǎn)及油井管理自動(dòng)化水平，在1-12#計(jì)量接轉(zhuǎn)站開(kāi)展了數(shù)字建設(shè)研究與應(yīng)用工作。

曙光采油廠認(rèn)真推行“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、模塊化建設(shè)、市場(chǎng)化運(yùn)作、數(shù)字化管理”的運(yùn)行模式，在這樣大背景下集成創(chuàng)新、整體優(yōu)化簡(jiǎn)化，本項(xiàng)目采用多種先進(jìn)的信息通訊技術(shù)的有線和無(wú)線據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)高精度的儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、傳輸和遠(yuǎn)程控制，有效保證了該區(qū)域數(shù)字化建設(shè)的進(jìn)程。該系統(tǒng)包括硬件和軟件兩個(gè)部分，硬件部分包括數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)和生產(chǎn)監(jiān)測(cè)、智能決策系統(tǒng)兩個(gè)部分，軟件部分包括數(shù)據(jù)綜合分析與智能預(yù)警系統(tǒng)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布系統(tǒng)等。

2 主要研究?jī)?nèi)容及工作原理

2.1 數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

應(yīng)用站內(nèi)PLC系統(tǒng)、平臺(tái)RTU與智能儀表通訊結(jié)合的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制。完成對(duì)站內(nèi)、站外數(shù)據(jù)的檢測(cè)并實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)。采用一體化溫度變送器、智能壓力變送器自動(dòng)采集油井溫度、壓力數(shù)據(jù)。

在稠油中首次研究應(yīng)用了功圖法在線計(jì)產(chǎn)技術(shù)。通過(guò)無(wú)線示功圖傳感器采集油井載荷與位移數(shù)據(jù)，將地面示功圖應(yīng)用桿柱、液柱和油管三維振動(dòng)數(shù)學(xué)模型，同時(shí)考慮泵掛深度、桿柱組合、油氣比、出砂情況、油品性質(zhì)等邊界條件求解，得到井下泵功圖，然后應(yīng)用泵功圖識(shí)別技術(shù)來(lái)計(jì)算油井產(chǎn)液量。計(jì)算公式如下：

研究應(yīng)用了抽油機(jī)遠(yuǎn)程啟、停自動(dòng)控制技術(shù)。通過(guò)安裝電機(jī)測(cè)控單元，當(dāng)接收井場(chǎng)RTU發(fā)送的傳輸數(shù)據(jù)的命令后，將采集到的電參數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線方式發(fā)送給井場(chǎng)RTU，實(shí)時(shí)接收井場(chǎng)RTU發(fā)送的電機(jī)啟、停命令，發(fā)送語(yǔ)音提示，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)啟動(dòng)、停止功能；

首次創(chuàng)新研究應(yīng)用了計(jì)量摻液一體化撬裝集成裝置。該裝置真正意義的代替原有的計(jì)量間和傳統(tǒng)手動(dòng)摻油、摻水方式，實(shí)現(xiàn)油井產(chǎn)出液遠(yuǎn)程自動(dòng)計(jì)量、摻油摻水自動(dòng)計(jì)量及含水分析等功能。

2.2 生產(chǎn)監(jiān)測(cè)與智能決策系統(tǒng)

研究應(yīng)用了自動(dòng)平穩(wěn)輸油技術(shù)。通過(guò)在緩沖罐上安裝導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)監(jiān)測(cè)緩沖罐液位，根據(jù)緩沖罐液位變化動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)外輸泵變頻頻率實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平穩(wěn)輸油。

研究應(yīng)用了加熱爐熄火安全保護(hù)技術(shù)。通過(guò)在加熱爐燃燒器上安裝加熱爐熄火安全保護(hù)裝置，根據(jù)燃燒器火焰情況，控制管線安全閥，防止燃?xì)庠跊](méi)有燃燒的情況進(jìn)入加熱爐引起安全事故。

2.3 數(shù)據(jù)綜合分析與智能預(yù)警系統(tǒng)

建立電子報(bào)表生成系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有電子報(bào)表自動(dòng)生成功能，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、自動(dòng)錄入，生產(chǎn)規(guī)律自動(dòng)呈現(xiàn)。采用數(shù)據(jù)對(duì)比方式顯示各單元生產(chǎn)數(shù)據(jù)曲線變化情況，方便曲線歷史查詢與打印。

智能預(yù)警系統(tǒng)。根據(jù)生產(chǎn)情況綜合設(shè)定區(qū)域報(bào)警單元，將井、管線、計(jì)量平臺(tái)、站內(nèi)數(shù)據(jù)聯(lián)合后，統(tǒng)一設(shè)定聯(lián)動(dòng)數(shù)據(jù)預(yù)警、報(bào)警，智能語(yǔ)音報(bào)警提示，便于站內(nèi)綜合處理生產(chǎn)異常情況。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果分析

2012年至2014年在1-12#計(jì)量接轉(zhuǎn)站開(kāi)展了數(shù)字化建設(shè)工作，2014年底該站被集團(tuán)公司確定為遼河油田稠油數(shù)字化建設(shè)示范站?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)施了6個(gè)平臺(tái)安裝RTU和計(jì)量摻液一體化撬裝集成裝置，51口油井設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸單元，安裝示功圖測(cè)試單元、電機(jī)測(cè)控單元，實(shí)現(xiàn)示功圖自動(dòng)采集；溫度、壓力超高、超低報(bào)警；電機(jī)電流異常報(bào)警；抽油機(jī)異常停井報(bào)警，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)啟、停。51口油井安裝SCADA監(jiān)控系統(tǒng)。2個(gè)緩沖罐安裝雷達(dá)液位計(jì)，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)自動(dòng)輸油。5臺(tái)加熱爐安裝熄火安全保護(hù)裝置。整個(gè)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集、分析、發(fā)布和遠(yuǎn)程控制方面具有實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、靈活性的特點(diǎn)。

通過(guò)數(shù)字化系統(tǒng)的建設(shè)，1-12#計(jì)量接轉(zhuǎn)站實(shí)現(xiàn)油井自動(dòng)計(jì)量、遠(yuǎn)程控制、無(wú)人值守、自動(dòng)輸油，生產(chǎn)管理人員由原22人減少到6人，實(shí)現(xiàn)減員16人；原有40km集輸管線精簡(jiǎn)為15km管線，有90%運(yùn)行15年以上的單井管線得到更新，消除安全、環(huán)保隱患點(diǎn)52處，每年節(jié)約污染補(bǔ)償及管線維護(hù)費(fèi)用320萬(wàn)；通過(guò)縮短集輸管網(wǎng)，降低了單井熱損失費(fèi)用，年節(jié)約燃料消耗折合成標(biāo)準(zhǔn)煤580噸，節(jié)約燃料費(fèi)132萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)數(shù)字化建設(shè)的研究與應(yīng)用，提高了生產(chǎn)效率、油井時(shí)率、系統(tǒng)本質(zhì)安全和自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)采油領(lǐng)域的智能監(jiān)控和自動(dòng)化控制，降低安全風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)行成本，能夠滿足稠油后期邊部滾動(dòng)布井開(kāi)發(fā)需要，節(jié)約建設(shè)投資、征地面積、降低環(huán)保隱患點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益明顯，在稠油開(kāi)發(fā)后期具有較好的應(yīng)用前景，對(duì)遼河油田穩(wěn)產(chǎn)千萬(wàn)噸穩(wěn)產(chǎn)及提高經(jīng)濟(jì)效益具有保障作用。

[1]苗青，油田數(shù)字化建設(shè)中存在的問(wèn)題及對(duì)策.油氣田地面工程,2013-09-01.

[2]何毅,夏政,張箭嘯,王博.油氣田地面工程數(shù)字化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)探索.石油和化工設(shè)備,2014-01-15.