蒸汽驅智能調控技術

鄧美玲

（中石油遼河油田特種油開發(fā)公司采油作業(yè)三區(qū)，遼寧盤錦 124000）

蒸汽驅智能調控技術

鄧美玲

（中石油遼河油田特種油開發(fā)公司采油作業(yè)三區(qū)，遼寧盤錦 124000）

蒸汽驅作為稠油熱采的主要開發(fā)方式被廣泛地應用在國內外各大油田當中，隨著“數(shù)字化油田”的提出，油田建設開始進入自動化、智能化階段，實現(xiàn)油水井遠程監(jiān)控管理的軟件及方法不斷出現(xiàn)，但是這些軟件的開發(fā)大多基于稀油井，無法適用于稠油熱采開發(fā)的周期性變化。介紹了蒸汽驅智能調控技術，通過模糊控制技術，可以實現(xiàn)蒸汽驅井的自動調控，從而提高抽油機井生產(chǎn)系統(tǒng)效率和管理水平。

蒸汽驅；模糊控制；智能調控

特種油開發(fā)公司杜229塊，自2007年實施蒸汽驅先導試驗組，截至目前已轉驅12個井組。隨著開發(fā)規(guī)模的不斷擴大，生產(chǎn)時間的不斷延長，稠油井的管理難度也越來越大，人工計算手動調節(jié)機采參數(shù)的管理方式，不僅無法對生產(chǎn)中的變化及時做出反應，而且這種完全依賴人工調控的方法也阻礙了數(shù)字化油田的進程，本文介紹的“蒸汽驅智能調控技術”是由我公司科研單位與外部研究機構共同研發(fā)的一種全新的采油控制工藝技術，該項技術不僅能夠解決人員調控不及時的問題，而且能夠有效提高稠油熱采井的管理水平。

1 技術思路

1.1 設計思路

提高抽油機井生產(chǎn)系統(tǒng)效率和管理水平的關鍵，就是確保供采關系協(xié)調，即機采參數(shù)與地層供液能力相匹配，以達到最優(yōu)的泵效及系統(tǒng)效率。通過監(jiān)測油井供液能力相關參數(shù)，動態(tài)調整抽油機的機采參數(shù)是智能采油的核心思想。

通過對比，選擇井底流壓作為控制依據(jù)，而流壓主要由套壓及沉沒度對應的壓強構成，起到主要影響的就是沉沒度，該參數(shù)由油井動液面確定；油井泵效取決于抽油機的沖程、沖次等參數(shù)，但其關鍵參數(shù)為沖次。則動液面和沖次這兩個關鍵參數(shù)之間存在著一定的邏輯關系，這就是智能調控的主要方向。

1.2 關鍵技術

智能調控技術的關鍵控制參數(shù)為沉沒度與油井沖次，這兩個關鍵參數(shù)對應著兩個關鍵技術，即動液面自動測試技術和油井沖次模糊控制技術。

1.2.1 動液面自動測試技術

智能采油的關鍵參數(shù)是動液面，動液面反應油井地層供液能力，其準確程度直接決定了智能采油能否成功應用。常規(guī)測試液面技術為回聲法，按聲速確定方式分為音標法和節(jié)箍法，按聲源分為聲彈、高壓氮氣、無聲彈測試技術等。稠油開發(fā)中，動液面波動大，且油套環(huán)空內的介質組成復雜，溫度、含水、組成隨周期變化，因此很難測準。在環(huán)套空間內存在的氣液混合帶會反射聲波造成虛假液面，即俗稱的泡沫層[1]。

智能采油系統(tǒng)以音標法為基礎，采用亞聲波作為回波信號，亞聲波頻率小于20Hz，在油套環(huán)形空間內傳播距離遠，能量消失的慢，測出率和自動識別率高。相比傳統(tǒng)的測試動液面設備，該設備不需要自帶氮氣瓶，采用兩種方式發(fā)聲：高套壓下回收套管氣發(fā)聲，在低套壓下使用打氣泵將套管氣打入井中產(chǎn)生亞聲波聲源，從而杜絕高壓氮氣瓶在無人值守的情況下出現(xiàn)的安全隱患，實現(xiàn)連續(xù)自動測試動液面。

1.2.2 模糊控制技術

模糊控制是近年新興的一種先進控制方式，所謂模糊控制，就是在控制方法上應用模糊集理論、模糊語言變量及模糊邏輯推理的知識來模擬人的模糊思維方法，用計算機實現(xiàn)與操作者相同的控制。

蒸汽驅智能調控技術通過模糊控制算法計算頻率，首先由回聲儀器測出當前動液面的值，并將當前動液面與目標動液面的差異和差異變化轉換成為適于模糊運算的模糊量，然后將這些量在模糊控制器中加以運算，最后采用重心法再將運算結果中的模糊量轉換為精確量，將得到的結果結合調節(jié)步長等參數(shù)計算獲得最后的調節(jié)頻率，從而控制抽油機沖次。

蒸汽驅智能調控技術所運用的模糊控制技術，不僅具有控制抗干擾能力強，響應速度快，對系統(tǒng)參數(shù)的變化有較強的魯棒性的特點。而且具有閉環(huán)控制的特點，即輸出端通過“旁鏈”方式回饋到輸入端，并參與對輸出端再控制的特性。

智能調控技術在調控過程中，不僅能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸、記錄、實時調控等功能，而且該系統(tǒng)具有溫度保護智能調控功能，能夠在超溫的情況下自動降低沖次，使生產(chǎn)井溫度始終保持在安全溫度之內，防止井噴的發(fā)生。在對抽油機進行控制保護的過程中，如果達到報警條件，系統(tǒng)能夠實現(xiàn)自動報警，自動調節(jié)，保證生產(chǎn)，維持抽油機正常運行。

2 現(xiàn)場應用及效果分析

為驗證數(shù)字化采油智能控制系統(tǒng)在蒸汽驅開發(fā)中的作用，在原來試驗的基礎上，2015年8月在蒸汽驅內優(yōu)選3口井作為試驗井進行試驗。為便于分析，所選擇的3口試驗井均選擇在先導試驗區(qū)的杜32-50-K34井組。3口試驗井分別為杜32-48-34、杜32-49-35、杜32-51-K33。試驗要求三口井在滿足供采能力匹配的同時，不能超過設計溫度，避免閃蒸防止汽竄。

杜32-48-34井油層中深989.55m，泵深945.9m，8月4日開始對該井采取智能調控，連續(xù)試驗8d，該井設計降低沖次提高泵效，實施智能調控后油井沖次由4.8次/min下降到3.9 次/min，油井日產(chǎn)液、含水、井口溫度保持平穩(wěn)，泵效由實施前的71.7％提高到85.1％，噸液耗電由5.0kW·h/t下降到4.4kW·h，效果較好。

3 效益分析

蒸汽驅智能調控技術的目標是為了提高抽油機井生產(chǎn)系統(tǒng)效率和管理水平，該系統(tǒng)經(jīng)試驗按照設計液面，能夠實現(xiàn)自動調整沖次，達到穩(wěn)定井底流壓，提高泵效，減少電能消耗的目的。

[1]張霞.遼河油田蒸汽驅配套技術及下步攻關方向[J].特種油氣藏，2014.

Intelligent Control Technology of Steam Flooding

Deng Mei-ling

Is widely used in the major domestic and foreign oil as the main development method for thermal recovery of heavy oil steam flooding，with the advance of “Digital Oilfield”，oilfield construction began to enter the automation，intelligent stage，to realize the software and method of oil well remote monitoring and management of emerging，but the development of these software are mostly based on wells not applicable，cyclical changes in the thermal recovery of heavy oil.This paper introduces the development of steam drive intelligent control technology by fuzzy control technology，automatic control can realize the steam flooding well，so as to improve the pumping efficiency of production system and management level.

steam flooding；fuzzy control；Intelligent control

TM611

A

1003-6490（2016）08-0027-02

2016-08-01

鄧美玲（1990—），女，遼寧盤錦人，助理工程師，主要從事油田開發(fā)工作。