采油作業(yè)區(qū)重點(diǎn)井?dāng)?shù)字智能化建設(shè)及應(yīng)用

白小剛 劉國(guó)強(qiáng) 武東虎 戴正非

摘? 要：油田企業(yè)上游版塊中一個(gè)主要的生產(chǎn)管理單元就是采油作業(yè)區(qū)，受制于投資成本制約，如何平衡好投資與數(shù)字化建設(shè)程度，以及對(duì)作業(yè)區(qū)井站場(chǎng)建設(shè)哪些數(shù)字化功能，更好地服務(wù)于員工和生產(chǎn)，是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。本文通過(guò)研究長(zhǎng)慶油田下屬的一個(gè)三級(jí)單位----大梁灣采油作業(yè)區(qū)數(shù)字化改造項(xiàng)目，結(jié)合功圖計(jì)產(chǎn)、SCADA軟件、光纜鏈路架設(shè)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，探討減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，優(yōu)化勞動(dòng)架構(gòu)，壓縮人員用工，提升采油作業(yè)區(qū)智能化應(yīng)用水平。

關(guān)鍵詞：采油作業(yè)區(qū);智能化;物聯(lián)網(wǎng)

一、研究背景

大梁灣采油作業(yè)區(qū)隸屬長(zhǎng)慶油田下屬的長(zhǎng)慶實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，于2004年開(kāi)始開(kāi)發(fā)建設(shè)，礦區(qū)位于陜西省定邊縣樊學(xué)鎮(zhèn)境內(nèi)，面積48.1平方公里，地處黃土高原北部，作業(yè)區(qū)內(nèi)及周邊地形復(fù)雜、溝壑縱橫、梁峁交錯(cuò)，屬典型的黃土塬地貌，地面海拔1600—1900米，主要開(kāi)采層位為侏羅系延安組和三疊系延長(zhǎng)組。

大梁灣采油作業(yè)區(qū)共有采油井425口，水源井29口，注水井114口，作業(yè)區(qū)整體數(shù)字化基礎(chǔ)較薄弱、應(yīng)用水平較低，2021年為提高工作效率，減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度，加強(qiáng)QHSE防范能力，提升作業(yè)區(qū)整體科技信息化管理水平，結(jié)合大梁灣采油作業(yè)區(qū)數(shù)字化運(yùn)行現(xiàn)狀，投資260余萬(wàn)元，通過(guò)建設(shè)20座井場(chǎng)48口油井?dāng)?shù)字化物聯(lián)網(wǎng)、安裝1套SCADA站控、配套架設(shè)33.4公里24芯通信光纜，初步實(shí)現(xiàn)了大梁灣采油作業(yè)區(qū)部分重點(diǎn)井場(chǎng)數(shù)字智能化應(yīng)用，為今后數(shù)字化轉(zhuǎn)型，智能化發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)。

二、所采用的主要技術(shù)

（一）采油井場(chǎng)數(shù)字化物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)

通過(guò)對(duì)采油井進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化配套改造，建立起抽油機(jī)遠(yuǎn)程啟停、通訊、視頻監(jiān)控、載荷傳感器、位移傳感器、電流互感器信息采集等系統(tǒng)，各項(xiàng)實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和工業(yè)視頻信號(hào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)鏈路傳輸至作業(yè)區(qū)生產(chǎn)調(diào)度中心進(jìn)行集中管控。如圖1所示。

1、系統(tǒng)使用的主要硬件

采油井場(chǎng)數(shù)字化系統(tǒng)，主要由數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)通訊、RTU等組成，數(shù)據(jù)采集部分包含載荷傳感器、位移傳感器、井口壓力變送器等;通訊 部分包含 天線、通訊模塊等;數(shù)據(jù)采集部分包含井口RTU、 井場(chǎng)主RTU等。

2、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能

2.1油井功圖計(jì)量及抽油機(jī)工況分析診斷

通過(guò)對(duì)油井抽油機(jī)井深井泵工作狀態(tài)與油井產(chǎn)液量變化建立數(shù)學(xué)模型，通過(guò)油井計(jì)量分析軟件，完成油井工況的診斷、油井產(chǎn)量的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、產(chǎn)量自動(dòng)計(jì)量、工況遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、油井故障診斷、故障實(shí)時(shí)預(yù)警。

2.2遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控

前端通過(guò)在井場(chǎng)安裝高清攝像機(jī)、喇叭、視頻服務(wù)器，實(shí)時(shí)采集視頻畫(huà)面，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至作業(yè)區(qū)監(jiān)控中心服務(wù)器及存儲(chǔ)設(shè)備上，可實(shí)現(xiàn)闖入報(bào)警，喊話，云臺(tái)360度控制，焦距調(diào)節(jié)，視頻回放，存儲(chǔ)時(shí)間可達(dá)90天以上。

（二）SCADA站控系統(tǒng)安裝

1、系統(tǒng)使用的主要軟、硬件

SCADA站控系統(tǒng)建設(shè)硬件主要包含通訊服務(wù)器1臺(tái)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器1臺(tái)、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器1臺(tái);軟件主要包含SCADA1套，含組態(tài)功能開(kāi)發(fā)，并對(duì)井場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)、功圖等實(shí)時(shí)、專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行整合，形成數(shù)據(jù)資源池，面向應(yīng)用提供數(shù)據(jù)集成服務(wù)，可支持5000個(gè)點(diǎn)位數(shù)據(jù)采集。

2、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能

該SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電子巡井，可對(duì)單井進(jìn)行啟?？刂?，對(duì)多井進(jìn)行批量啟井、停機(jī)控制;可對(duì)油井壓力、油井溫度、載荷位移、沖程、沖次、 抽油機(jī)電壓、電流、功率、巡井時(shí)間等生產(chǎn)參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控;可在超壓、越限等情況下自動(dòng)報(bào)警，并具備遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)井功能;可自動(dòng)計(jì)算、識(shí)別功圖工況，并分級(jí)報(bào)警，可對(duì)油井功圖進(jìn)行歷史查看、對(duì)比分析，疊加分析，并自動(dòng)生成油井生產(chǎn)日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表和年報(bào)表，并將油井生產(chǎn)參數(shù)通過(guò)趨勢(shì)曲線的方式展現(xiàn)，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)化采集、高效化展示、精準(zhǔn)化操控、智能化報(bào)警，各類動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)集中統(tǒng)一進(jìn)行管理。

（三）通信光纜配套建設(shè)

為實(shí)現(xiàn)井口生產(chǎn)、視頻監(jiān)控等數(shù)據(jù)的傳輸，并保證帶寬，本次建設(shè)配套架設(shè)24芯主干道光纜33.4公里，結(jié)合偏遠(yuǎn)井場(chǎng)無(wú)線網(wǎng)橋設(shè)備，形成了光纜為主干、網(wǎng)橋?yàn)橹Ь€，有線無(wú)線相結(jié)合、多種接入方式互補(bǔ)的高效網(wǎng)絡(luò)鏈路。

三、應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)情況

（一）直接節(jié)約的生產(chǎn)成本

1、井場(chǎng)看護(hù)預(yù)計(jì)可減3人，增壓點(diǎn)轉(zhuǎn)油站預(yù)計(jì)可節(jié)約3人，可節(jié)約人工費(fèi)30萬(wàn)元（6人*5萬(wàn)元/人）。

2、利用油井遠(yuǎn)程啟停功能，可節(jié)約人工到現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間，利用工況診斷功能可更快發(fā)現(xiàn)油井故障，及時(shí)解決問(wèn)題，提高開(kāi)井時(shí)率，以每口井節(jié)約1小時(shí)計(jì)算，全年48口井預(yù)計(jì)可多采油100多噸，可增加效益30萬(wàn)元（100噸*3000元/噸）。

3、人工功圖采集方面，按照油井功圖工作制度，年節(jié)約10次/井場(chǎng)，以單次2人1車，皮卡車268元/天，人工274元/天，每年可節(jié)約成本16.32萬(wàn)元（20井場(chǎng)*10次*816元/天）。

4、減少白天巡井和夜間夜查頻次，以每天減少1次出車，單次2人1車，皮卡車268元/天，人工274元/天，每年可節(jié)約成本29.78萬(wàn)元（365天*816元/天）。

以上四項(xiàng)合計(jì)預(yù)計(jì)可節(jié)約106.1萬(wàn)元/年。

（二）管理及社會(huì)效益

1、提高工作效率，減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度和QHSE風(fēng)險(xiǎn)，尤其是可降低打雷、下雨、下雪等特殊天氣下，員工啟停井、巡井等操作時(shí)的觸電、防雷、道路等安全風(fēng)險(xiǎn);

2、將油井日常生產(chǎn)和油井智能工況診斷及功圖計(jì)產(chǎn)系統(tǒng)相結(jié)合，對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、綜合處理與應(yīng)用分析，油井故障能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)，為生產(chǎn)決策提供了依據(jù)，減少油井帶病運(yùn)行時(shí)間和設(shè)備損耗損壞，提高生產(chǎn)時(shí)率。

3、全流程可視化監(jiān)控，提升綜治水平，減少原油被盜和環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)場(chǎng)站風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)的全流程可視化監(jiān)控、可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序在線指導(dǎo)，及時(shí)預(yù)警報(bào)警，提升質(zhì)量安全環(huán)保一體化管控能力。

4、初步實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化，管理決策系統(tǒng)化，為下一步建立智慧化油田奠定基礎(chǔ)，為數(shù)字化轉(zhuǎn)型，智能化發(fā)展搭建平臺(tái)。