煤層氣井自動化建設(shè)及管理研究

丁　飛

中石化華東油氣分公司，山西　臨汾　042100

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煤層氣井自動化建設(shè)及管理研究

丁飛*

中石化華東油氣分公司，山西臨汾042100

本文以我國鄂爾多斯盆地某一煤層氣區(qū)塊井場為切入點(diǎn)，就其井場生產(chǎn)條件與自動化建設(shè)需求做闡述分析，并對具體的煤層氣井自動化建設(shè)與管理標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范做細(xì)致的探討研究，期望為我國煤層氣井自動化系統(tǒng)的建設(shè)改進(jìn)與有效管理提供有益的參考。

煤層氣井；自動化；建設(shè)管理

煤層氣指煤層中以甲烷為主要構(gòu)成、吸附于煤基質(zhì)顆粒表面或散布在煤孔隙的烷類氣體，屬于煤層的伴生附屬資源，是繼石油、天然氣后的又一類新興能源類型，伴隨近年來的開采生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大擁有廣泛的發(fā)展前景。煤層氣燃燒后污染較少且產(chǎn)生廢氣量極低，是一類優(yōu)質(zhì)的潔凈資源，其巨大的環(huán)保、經(jīng)濟(jì)價(jià)值在近年來逐漸為各國所重視并著手開采，煤層氣井的建設(shè)規(guī)模也隨之逐年擴(kuò)大，需在煤層氣井排采與管控上建立更為規(guī)范與智能的自動化系統(tǒng)，以提升氣井的排采安全與監(jiān)管效率。筆者以鄂爾多斯地區(qū)某一煤層氣區(qū)塊井場為研究出發(fā)點(diǎn)，就其自動化建設(shè)與管理的策略措施做研究和分析。

一、示例煤層氣區(qū)塊井場的建設(shè)條件與需求

某煤層氣區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地，依照該區(qū)塊煤層氣的生產(chǎn)條件，其煤層氣井的自動化排采流程涉及排水工序與采氣工序。在煤層氣井的煤層氣井自動化生產(chǎn)與監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中，其系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展有如下需求。

生產(chǎn)進(jìn)程數(shù)字化。數(shù)字化是自動化系統(tǒng)信息傳輸與分析處理的基本需要，與過去現(xiàn)場收集的模擬信號相比，數(shù)字信息具備更高的抗干擾性與轉(zhuǎn)換性，是達(dá)到自動化系統(tǒng)對煤層氣井開采做集中信息處理與調(diào)控的先決基礎(chǔ)。因此隨著煤層氣井自動化系統(tǒng)性能與需求的提升，其自動化生產(chǎn)流程也逐漸從現(xiàn)場控制與模擬信號向數(shù)字化、遠(yuǎn)程管控的方向發(fā)展轉(zhuǎn)變。

排采管理智能化。實(shí)現(xiàn)煤層氣井的自動化排采不僅需要在生產(chǎn)中達(dá)到數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)，也需在其基礎(chǔ)上應(yīng)用各類先進(jìn)的技術(shù)系統(tǒng)，將煤層氣井的監(jiān)測、判別、數(shù)據(jù)分析與遠(yuǎn)程控制等管理環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)智能自動化建設(shè)，通過生產(chǎn)與管理流程的自動化功能建立，有效降低氣井的管理與維護(hù)成本，優(yōu)化煤層氣井排采管理效率。

二、煤層氣井自動化建設(shè)與管理研究

依據(jù)該煤層氣區(qū)塊的工程條件，并結(jié)合自動化建設(shè)的相應(yīng)需求，該工程煤層氣井場的自動化建設(shè)與管理進(jìn)程中，可制定如下原則和標(biāo)準(zhǔn)。

(一)煤層氣井自動化排采系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

按照煤層氣井各類型井場的功能與重要性區(qū)別，其各自所需收集的生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)分類如下。

1.采氣井。系統(tǒng)建成對管壓、氣體溫度、水溫與動液面等數(shù)據(jù)的自動化收集。

2.自耗氣井站。收集自耗氣溫度、自耗氣壓力及其自耗氣瞬時(shí)流量、累積流量的統(tǒng)計(jì)收集。

3.電動抽油機(jī)井站。收集生產(chǎn)進(jìn)程中三相電壓、電流與有功功率、無功功率數(shù)據(jù)。

(二)煤層氣井自動化監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與管理規(guī)范

煤層氣井的自動化監(jiān)測項(xiàng)目與標(biāo)準(zhǔn)依井場類型的不同而有所區(qū)分，具體為：

1.普通井場：監(jiān)測煤層氣井的運(yùn)行工作狀況、分離器液面高低、其余排采設(shè)施的工作情況。

2.太陽能供電井場：監(jiān)測視頻監(jiān)控與語音系統(tǒng)的運(yùn)行狀況、預(yù)防入侵探測系統(tǒng)的運(yùn)行情況、照明與通信系統(tǒng)的開啟或關(guān)閉狀態(tài)。

3.燃?xì)夤╇娋畧觯罕O(jiān)測燃?xì)獍l(fā)電機(jī)運(yùn)行狀況、自耗氣瞬時(shí)與累計(jì)流量，所用交流電流量等。同時(shí)在自動化建設(shè)對檢測系統(tǒng)還應(yīng)做到以下規(guī)范化作業(yè)：

煤層氣井所用監(jiān)測攝像機(jī)的性能應(yīng)不低于23倍光學(xué)變焦與10倍電子放大。

煤層氣井的視頻監(jiān)測視頻信號應(yīng)至少高于480TVL標(biāo)清標(biāo)準(zhǔn)。

煤層氣井與監(jiān)控中心能進(jìn)行實(shí)時(shí)的語音通話聯(lián)系。

(三)煤層氣井自動化控制系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及管理規(guī)范

1.生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、管理自動化規(guī)范

對煤層氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)的自動化采樣收集方法，應(yīng)適用周期性或基于變化的采樣收集手段。同時(shí)，所收集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)與抓拍圖片應(yīng)儲存在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中，且生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息一般應(yīng)至少保存3年以上。建設(shè)中構(gòu)造本地緩存功用，以防止在通信中斷情況下對數(shù)據(jù)信息完整性的破壞，對關(guān)鍵信息應(yīng)做到每小時(shí)記錄緩存一次，且所記錄的數(shù)據(jù)應(yīng)至少留存一個(gè)月。

2.生產(chǎn)報(bào)表自動化規(guī)范

對監(jiān)控中心的系統(tǒng)自動化建設(shè)應(yīng)涵蓋能自動生成隔離生產(chǎn)數(shù)據(jù)報(bào)表的功能，同時(shí)針對各類報(bào)表類型的不同，其包含的生產(chǎn)數(shù)據(jù)也不盡相同。

煤層氣井站日報(bào)表：對井站靜態(tài)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與諸如井口套壓等動態(tài)數(shù)據(jù)能每日自動生成報(bào)表，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)導(dǎo)出、打印與統(tǒng)計(jì)工作。

煤層氣井站月報(bào)表：格式項(xiàng)目上與日報(bào)表基本一致，但所生成的信息主要是匯總統(tǒng)計(jì)本月份煤層氣生產(chǎn)的時(shí)間、產(chǎn)量等數(shù)據(jù)。

煤層氣井站設(shè)施報(bào)表：主要自動生成井站設(shè)施的運(yùn)行情況報(bào)表，表中統(tǒng)計(jì)各設(shè)施的具體運(yùn)行數(shù)據(jù)如時(shí)間、功效等，其數(shù)據(jù)可同樣到處并與設(shè)施已有設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)相整合，制成井站設(shè)施運(yùn)行情況報(bào)表。

3.監(jiān)控調(diào)度自動化規(guī)范

煤層氣井監(jiān)控中心的自動化建設(shè)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)對區(qū)域各井站排采作業(yè)的管控、檢測與預(yù)警等功能，完成對生產(chǎn)數(shù)據(jù)采樣、儲存與報(bào)表制成。煤層氣井調(diào)度中心的自動化建設(shè)則應(yīng)完成對相應(yīng)檢測與調(diào)控功能的構(gòu)建，達(dá)到對生產(chǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存、管理的作用。

三、結(jié)束語

煤層氣井的自動化建設(shè)管理涉及井站的多個(gè)系統(tǒng)設(shè)施，從排采系統(tǒng)到遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的自動化建設(shè)，均需要設(shè)計(jì)施工人員從本煤層氣區(qū)塊的生產(chǎn)實(shí)際條件與開采需求出發(fā)，制定科學(xué)合理的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與管理規(guī)范，推動煤層氣井站系統(tǒng)智能自動化的建設(shè)，提升企業(yè)煤層氣開采效率安全與經(jīng)濟(jì)效益。

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[3]彭懷春，李鑫，佟慧寧.山地地貌環(huán)境煤層氣田自動化建設(shè)設(shè)計(jì)研究[J].計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2011，08：1063-1066.

丁飛(1985-)，男，安徽宿州人，本科，中石化華東油氣分公司非常規(guī)勘探開發(fā)指揮部第一采氣管理區(qū)，技術(shù)員，研究方向：煤層氣排采技術(shù)管理。

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