油田單井?dāng)?shù)字化建設(shè)方案與智能化發(fā)展方向探討

高俊

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)以“低成本、重實效”為目標(biāo)，通過物聯(lián)網(wǎng)的實施在單井、計量間實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測，重點區(qū)域?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)控，在中轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站實現(xiàn)生產(chǎn)集中監(jiān)控，重要流程實現(xiàn)自動控制。由于廠轄區(qū)地廣井稀，信息化基礎(chǔ)薄弱，既有集中采集的油區(qū)，又有零星分布的小型生產(chǎn)單元，生產(chǎn)管理難度大，是可以通過物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來提高勞動效率、降低勞動強(qiáng)度、優(yōu)化勞動用工、降低安全環(huán)保風(fēng)險、提高生產(chǎn)管理水平?；诖耍疚闹饕獙τ吞飭尉?dāng)?shù)字化建設(shè)方案與智能化發(fā)展方向進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：油田單井;數(shù)字化建設(shè)方案;智能化發(fā)展;方向探討

1 前言

單井生產(chǎn)管理是油氣生產(chǎn)管理系統(tǒng)的最前端，在數(shù)字化建設(shè)和智能化建設(shè)方面都起著至關(guān)重要的作用?？死斠烙吞锒鄶?shù)井區(qū)都存在含硫量高、點多面廣人手少、農(nóng)田散落分布的特點，從而導(dǎo)致值班人員井區(qū)巡檢不完全、故障處理及生產(chǎn)調(diào)整不及時、電機(jī)燒毀、人員中毒等問題產(chǎn)生，直接影響油田生產(chǎn)，而數(shù)字化單井的建設(shè)能很好地解決這些難題。車排子井區(qū)是新疆油田數(shù)字化建設(shè)示范區(qū)，文中介紹了一套針對該區(qū)24口單井的數(shù)字化建設(shè)方案。

2 系統(tǒng)概述

數(shù)字化單井生產(chǎn)管理系統(tǒng)主要由遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)RTU（RemoteTerminalUnit）、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控子系統(tǒng)IPVS（IPVideoSurveillance）、光纖及無線網(wǎng)橋數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、組態(tài)及Web網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布等組成。系統(tǒng)構(gòu)建遵循“實用、開放、穩(wěn)定、可擴(kuò)展、易維護(hù)”的原則。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。井區(qū)共計24口采油井、3個撬裝站。單井最大距離不超過2.5km，所需遠(yuǎn)傳井區(qū)之間（車60至車2）最大距離18km。抽油機(jī)井場安裝RTU，完成井口數(shù)據(jù)采集、抽油機(jī)啟?？刂?同時完成監(jiān)控中心指令接收，并按照監(jiān)控中心指令回傳采集的數(shù)據(jù)與執(zhí)行啟停抽油機(jī)的指令2號撬裝站安裝無線網(wǎng)橋中心端設(shè)備中轉(zhuǎn)所轄抽油機(jī)數(shù)據(jù)通信，同時配置數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）前端通信處理器完成對油井井場數(shù)據(jù)巡檢指令的下達(dá)、井場RTU發(fā)送數(shù)據(jù)的接收、油井啟?？刂浦噶畹南逻_(dá)與執(zhí)行效果顯示以及單井產(chǎn)量計量指令的發(fā)送等。

2.1 數(shù)據(jù)采集遙測系統(tǒng)

井場數(shù)據(jù)采集與控制核心為現(xiàn)場儀表及RTU機(jī)箱?，F(xiàn)場儀表采集固定載荷、角位移、壓力、溫度、H2S體積分?jǐn)?shù)等參數(shù);RTU機(jī)箱主要包括RTU模塊、無線網(wǎng)橋、電機(jī)監(jiān)控模塊等。與常用的可編程控制器（PLC）相比，RTU具有更加優(yōu)良的通信能力和更大的存儲容量，集成程度高、穩(wěn)定可靠，適用于更惡劣的溫度和濕度環(huán)境，提供更多的計算功能，可以方便使用于油井遙測、計量間、注水間自動化等項目。近年來RTU產(chǎn)品在石油天然氣、水利、電力調(diào)度、市政調(diào)度等行業(yè)SCADA系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。該項目數(shù)據(jù)采集遙測系統(tǒng)RTU模塊具有以下特點：①內(nèi)部優(yōu)先執(zhí)行中心指令（如對表、啟停抽油機(jī)、下載程序等），可連續(xù)偵聽并根據(jù)指令發(fā)送數(shù)據(jù)，反復(fù)采集功圖、油壓、電機(jī)電流/功率等參數(shù);②歷史數(shù)據(jù)容量大，可以存儲1000組示功圖數(shù)據(jù)（單獨采集功圖時）;③將CPU、模擬量輸入、開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、通信口等高度集成，保證RTU模塊穩(wěn)定可靠運行。

2.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

通過光纖及無線網(wǎng)橋通信傳輸結(jié)合IPVS可實時監(jiān)控每口單井生產(chǎn)狀況。每口單井安裝1臺固定式攝像機(jī)監(jiān)視單井工作狀態(tài);3個撬裝站附近安裝3臺一體化云臺攝像機(jī)，云臺連續(xù)360℃旋轉(zhuǎn)最大可俯視整個井區(qū)，可實現(xiàn)變速功能?，F(xiàn)場錄像保存時長為1星期，具有視頻查詢、回放、導(dǎo)出功能?，F(xiàn)場與中控室之間可實現(xiàn)雙向語音通話和無人值守時的自動巡航等。

3 單井智能化

新疆油田2008年率先在全國建成“數(shù)字油田”后，又在全球范圍內(nèi)提出“智能油田”的概念并大力實施?！爸悄苡吞铩钡奶攸c：信息動態(tài)化、自動操作、數(shù)據(jù)分析深入、信息應(yīng)用主動?！爸悄苡吞铩迸c“數(shù)字油田”具有一致的建設(shè)目標(biāo)，“智能油田”是“數(shù)字油田”的高級階段。分析未來地面生產(chǎn)管理系統(tǒng)的智能化發(fā)展，主要應(yīng)集中在以下幾方面：①高精度的智能儀表和基于ARM技術(shù)的移動數(shù)據(jù)終端（目前國外如Honeywell公司已有相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)品），解決數(shù)據(jù)采集的真實準(zhǔn)確和及時性問題;②結(jié)合云計算及大數(shù)據(jù)技術(shù)，研發(fā)更先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)進(jìn)而構(gòu)建專家知識庫，核心功能包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、故障預(yù)警。

4 結(jié)語

該系統(tǒng)可實現(xiàn)的核心功能包括井區(qū)自動巡檢以及重點井連續(xù)監(jiān)測;采集油井參數(shù)，包括示功圖、沖次、主管壓力、套壓、井口油溫等;遠(yuǎn)程控制，自動間抽及定時啟抽;遠(yuǎn)程工況監(jiān)測，包括抽油機(jī)運轉(zhuǎn)狀況、電機(jī)工作狀況、遙測系統(tǒng)工作狀況等;視頻監(jiān)控和記錄;故障報警，遙測系統(tǒng)通信不成功，主機(jī)故障，儀表故障，抽油機(jī)停機(jī)，電機(jī)空轉(zhuǎn)，抽油桿斷桿，泵效低，漏失，碰泵，供液不足，油井井口壓力變化異常等;報表生成及打印等。系統(tǒng)涵蓋了單井?dāng)?shù)字化的主要內(nèi)容，功能全面，很好地解決了單井自動化生產(chǎn)問題，隨著智能化建設(shè)的推進(jìn)必將使油田單井生產(chǎn)管理更加安全高效。

參考文獻(xiàn)：

[1]任明強(qiáng)，王瑾榮.無線數(shù)據(jù)傳輸在石油勘探開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].石油化工自動化，2012，48（01）：60-62.