油井監(jiān)控技術的應用分析

何偉民

摘 要：隨著數字化油田的發(fā)展，油井監(jiān)控技術得到了廣泛應用，本文從油井監(jiān)控系統(tǒng)的組成、功能及特點出發(fā)，介紹了自噴采油和機械采油方式下油井監(jiān)控技術的應用。

關鍵詞： 油井? 監(jiān)控技術 組成 應用

目前，我國各大油田都在穩(wěn)步推進油田數字化項目，油井自動化監(jiān)控系統(tǒng)作為數字化項目的一部分，可以幫助生產單位了解油井生產工況、運行參數、井場環(huán)境變化，能大大提高油田生產效率，尤其是機采系統(tǒng)效率能提高5個百分點以上，節(jié)電率可達30%。

1、油井監(jiān)控技術的組成及功能

作為數字化油田的重要組成部分，油井監(jiān)控技術的數字化、智能化發(fā)展水平對油田的自動化生產起著至關重要的作用。一般來說，油井監(jiān)控系統(tǒng)主要包括：關斷閥、傳感器、變送器、控制閥、傳送器、SCADA系統(tǒng)、RTU裝置、 及其相應的系統(tǒng)軟件等。油井監(jiān)控系統(tǒng)的自主運行分為三層框架――系統(tǒng)終端、網絡傳輸、信息中心。系統(tǒng)終端用于采集現場互感器、傳感器、變換器等數據信息，通過有線網絡或GPRS無線網絡傳輸數據，信息中心利用單片機等設備統(tǒng)計、處理、分析傳輸而來的監(jiān)控數據，實現對油井工作狀態(tài)實時監(jiān)控。

油井監(jiān)控技術具備設備數據檢測功能，油井間數據共享功能，油井事故輔助分析功能，報警與權限功能等。這些功能的實現都離不開油田中央監(jiān)控自動化系統(tǒng)，又稱為油田監(jiān)控SCADA系統(tǒng)。該系統(tǒng)配備高性能計算機和不間斷UPS電源。該系統(tǒng)由現場測控單元和測控中心組成。測控中心對系統(tǒng)配置、維護、管理及報警處理進行集中監(jiān)控，屬于系統(tǒng)的核心部分。構成該系統(tǒng)的基本要素是現場測控單元，一般情況下由PLC或者RTU組成，實現對本地I/O點的數據采集及控制。檢測、存儲計量站RTU與油井RTU的數據是中央監(jiān)控系統(tǒng)的主要任務。運用系統(tǒng)查詢功能獲得相關數據，對監(jiān)控人員進行系統(tǒng)報警提示，有利于最快時間對現場故障進行排查。

2、油田自動化系統(tǒng)中應用油井監(jiān)控技術的特點

2.1 提高監(jiān)控質量與效率

在油田自動化系統(tǒng)中應用油井監(jiān)控技術，可以幫助管理人員實時監(jiān)控油井生產情況，及時掌握每個油井的采油電壓、工作壓力和蒸汽溫度等各項數據信息，在提高油井監(jiān)控質量與效率的同時，保障油井生產的穩(wěn)定性與安全性。

2.2 節(jié)約人力資源，降低監(jiān)控風險

在油井生產過程中，很多工作區(qū)域為高溫高壓的危險區(qū)域，對這些區(qū)域采取智能化和自動化的監(jiān)控，可以有效降低監(jiān)控的風險，避免管理人員身處險境。同時，利用油井監(jiān)控技術可以掌握油井的配電情況，對資源進行全面整合與優(yōu)化配置，這樣既可以節(jié)約人力資源，又可以降低油田的運營成本。

2.3 操作簡單易行，延長設備壽命

油井監(jiān)控系統(tǒng)的操作簡單易行，各組成系統(tǒng)的功能健全，通過模塊化和圖形化的設計，可以順利完成數據的比對、分析和處理工作。同時，隨著監(jiān)控技術的發(fā)展，可以對監(jiān)控系統(tǒng)的軟件進行不斷升級，可以按照油田開發(fā)的不同階段，采取不同的作業(yè)方式，高效完成油井各項數據的采集與控制工作，在一定程度上延長了油井設備的使用壽命。

3、不同采油方法下的油井監(jiān)控技術

采油方法主要有自噴采油和人工舉升兩種，其中人工舉升方法包括氣舉法、抽油機法、電潛泵法及螺桿泵法等。下面對不同采油方法下的油井監(jiān)控系統(tǒng)進行介紹。

3.1 自噴井的監(jiān)控

自噴井的監(jiān)控系統(tǒng)主要采集溫度、油壓、套壓、回壓等油井內數據。為控制油嘴的開度，依據電動油嘴的調節(jié)性，選擇性采集油嘴閥位數據。變送器將采集的模擬信號傳至井場RTU，經分析處理后傳至MTU進行運算。油嘴的開度依據MTU發(fā)出的指令進行控制，間接控制油田的產量。此系統(tǒng)快捷的響應減少了無效率的浪費。

3.2 氣舉井的監(jiān)控

氣舉井是從地面向井筒注入高壓氣體將原油舉升至地面的一種人工舉升方式，對油井監(jiān)控技術的應用體現在注氣舉氣的控制，以實現原油的開采。監(jiān)控系統(tǒng)運作原理如下：電動調節(jié)閥氣舉氣入口流量的控制是通過RTU，MTU對RTU傳輸的數據進行科學運算，輸出改變電動可調節(jié)閥開度的指令，間接控制油田開采進度。

3.3 抽油井的監(jiān)控

抽油井的監(jiān)控系統(tǒng)包括電機控制柜、井場RTU、變送器、傳感器等。抽油機的控制通過電機控制柜實現，對油井的油壓、油溫、套壓、負荷及抽油桿的位移實時采集。抽油機的運轉狀態(tài)數據經變送器傳至RTU裝置，實現數據的存儲和分析，比照常規(guī)液位水平值，將油井液位控制在常規(guī)范圍內。當抽油機停止運轉，示功圖將實時繪制輸出。示功圖能夠反應部件及設備的運行狀態(tài)，減少故障、降低損失、節(jié)約能源。

3.4 電潛泵井的監(jiān)控

電潛泵井的監(jiān)控系統(tǒng)包括電潛泵遠程裝置、RTU、MTU、變速驅動器組成。其中，變速驅動器是電潛泵控制的核心，模擬型號、開關型號、脈沖信號的搜集通過RTU完成，RTU通過對電機頻率、電機電流等數據分析，判斷驅動器工作狀態(tài)，輸出信號傳遞至MTU，實現對電潛泵油井的遠程監(jiān)控。如果無需遠程控制，變速驅動器將自動根據井底壓力傳感器反饋的信息實現對電潛泵的控制，保障井底壓力的穩(wěn)定。

3.5 螺桿泵井的監(jiān)控

螺桿泵井的控制采用螺桿泵動態(tài)控制圖實現。螺桿泵動態(tài)控制圖是用來了解螺桿泵井工況的一種手段，并對生產實況進行宏觀監(jiān)控，用以指導生產。螺桿泵井的實時監(jiān)控原理如下：螺桿泵井的參數調整依據控制圖，令其符合螺桿泵井的工況，依不同區(qū)域的螺桿泵井，制定相應的控制方案。

4 結束語

總之，油井自動化系統(tǒng)中的油井監(jiān)控技術應用，在節(jié)約油井人力資源和保障油井生產質量與效率中起著重要的作用。只有充分發(fā)揮油井監(jiān)控技術的優(yōu)勢，做好油井在不同開采方式下的監(jiān)控工作，才能真正保證油井生產的順利進行。

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