油水井措施施工數(shù)字化監(jiān)控平臺的設(shè)計與實踐

顏廷虎

摘要：在當(dāng)前數(shù)字油田建設(shè)逐步深化的前提下，整個油田行業(yè)當(dāng)前急需解決的問題就是如何實現(xiàn)油水井措施施工的有效管理。本文充分結(jié)合了油田實際的生產(chǎn)狀況，并針對當(dāng)前油、水井措施施工過程中存在的各種問題以及實際開展油水井措施施工的具體需求進(jìn)行了深入分析，并在此基礎(chǔ)上提出了就一定可行性的油水井措施施工數(shù)字化監(jiān)控平臺設(shè)計方案。希望能夠為整個油田行業(yè)措施施工提供一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：油水井;措施施工;數(shù)字化管理;監(jiān)控;設(shè)計方案

引言

油田在經(jīng)過多年的生產(chǎn)開采后，整個油水井生產(chǎn)狀況會逐步下降，在這種情況下我必須要針對油水井實施相應(yīng)的壓裂、酸化、堵水等相關(guān)作業(yè)來進(jìn)一步提升油田的生產(chǎn)作業(yè)效率以及油井的采收率，這也是當(dāng)前油田進(jìn)一步提升經(jīng)濟(jì)效益的主要方式。但是，由于油田各個生產(chǎn)作業(yè)區(qū)存在嚴(yán)重分散、通信不通暢等各種問題，使得現(xiàn)場作業(yè)人員以及管理人員很難實現(xiàn)對油水井措施施工現(xiàn)場的動態(tài)管理，也并不能及時獲取油水井生產(chǎn)過程中的各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)，而各種人為因素的影響也導(dǎo)致落實施工生產(chǎn)現(xiàn)場不能得到有效控制。鑒于此，針對整個油田措施施工工藝流程實施嚴(yán)格的信息化監(jiān)控管理具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 油水井措施施工現(xiàn)狀

1.1油水井措施施工存在問題

目前針對油水井開展的措施施工主要有壓裂、酸化、堵水等幾種作業(yè)方式。上述幾種施工工藝目前仍然存在以下一些問題：首先，在實際進(jìn)行壓裂酸化施工過程中經(jīng)常會由于不合理的工藝參數(shù)設(shè)置，導(dǎo)致井下出現(xiàn)壓不開、砂堵、砂卡等事故[1];其次，堵水調(diào)剖工藝施工過程中經(jīng)常會出現(xiàn)由于工藝措施落實不夠精確等問題，例如在實際進(jìn)行堵水調(diào)剖過程中調(diào)剖劑的用量把握不夠合理;再次，在措施施工過程中經(jīng)常會導(dǎo)致有毒物體泄漏造成人員傷亡事故，對環(huán)境造成嚴(yán)重影響;另外，措施施工現(xiàn)場環(huán)境惡劣，通信條件相對比較差，不能夠?qū)崿F(xiàn)措施施工的即時數(shù)據(jù)采集與控制，對突發(fā)事件處理能力比較低。

1.2需求分析

針對上述存在問題分析以，油田行業(yè)必須要針對措施施工現(xiàn)場建設(shè)起完善的措施施工數(shù)據(jù)采集、視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸綜合系統(tǒng)，針對措施施工全過程個個關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時采集，并將其統(tǒng)一傳輸?shù)焦芾碇行?，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)高效的作業(yè)現(xiàn)場信息數(shù)據(jù)共享、遠(yuǎn)程專家診斷以及現(xiàn)場監(jiān)控。

2.油水井措施施工數(shù)字化監(jiān)控平臺方案設(shè)計

2.1現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集及傳輸單元

2.1.1現(xiàn)場傳感器

在油水井措施施工現(xiàn)場中壓力、排量、砂比等數(shù)據(jù)都是重點的監(jiān)控和采集參數(shù)，必須要在現(xiàn)場通過設(shè)置壓力傳感器、流量計以及專用傳感器來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，鑒于傳感器的精度、可靠性在很大程度上對措施施工現(xiàn)場運(yùn)行質(zhì)量會產(chǎn)生巨大影響。因此在方案設(shè)計過程中最終選擇了電容式壓力傳感器、電磁式流量計、發(fā)射型密度計來進(jìn)行措施施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集[2]。

2.1.2攝像機(jī)

施工現(xiàn)場監(jiān)控影像數(shù)據(jù)需要實現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸，由于受到網(wǎng)絡(luò)帶寬等因素的影響，可以選擇低照度感紅外一體化標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場實際需求來設(shè)置合理的視頻監(jiān)控點位，還可以通過設(shè)置自循環(huán)功能而實現(xiàn)整個生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場的全覆蓋監(jiān)控。

2.1.3RTU單元

在油田措施施工現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)采集以及傳輸?shù)倪^程中RTU最關(guān)鍵的處理器，就能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器采集數(shù)據(jù)的順利接入，但是必須要對通信過程中的數(shù)據(jù)通信方式進(jìn)行充分考慮。

2.1.4通訊模塊

目前在通訊領(lǐng)域有線以及無線傳輸方式應(yīng)用非常廣泛，在油田領(lǐng)域中主要應(yīng)用了內(nèi)網(wǎng)以及公網(wǎng)兩種網(wǎng)絡(luò)通信方式。充分結(jié)合油田措施施工現(xiàn)場實際作業(yè)情況?？梢酝ㄟ^以下兩種通訊方式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸：首先，要充分應(yīng)用油田數(shù)字化建設(shè)過程中建設(shè)完成的通訊網(wǎng)絡(luò)，建立起工業(yè)級別的無線網(wǎng)絡(luò)橋接方式，以此來實現(xiàn)RTU采集數(shù)據(jù)與經(jīng)常網(wǎng)絡(luò)之間的順利接入，通過這種無線網(wǎng)絡(luò)傳輸方式有效的解決了油田通訊距離遠(yuǎn)、跨度大的問題;其次，針對一些沒有建設(shè)數(shù)字化通訊網(wǎng)絡(luò)的偏遠(yuǎn)地區(qū)，可以通過建設(shè)完整的GPRS DTU，來充分利用公網(wǎng)實現(xiàn)RTU采集數(shù)據(jù)順利接入網(wǎng)絡(luò)。

2.2遠(yuǎn)程服務(wù)器監(jiān)控平臺

2.2.1操作系統(tǒng)

針對油田措施施工施工現(xiàn)場要具體特征，必須要充分保證整個操作系統(tǒng)的適應(yīng)性以及驅(qū)動程序的完整性，最終選擇windows XP SP3版本作為遠(yuǎn)程服務(wù)器的操作系統(tǒng)，并在整個操作系統(tǒng)中額外加裝了工業(yè)組態(tài)軟件、DTU驅(qū)動、視頻驅(qū)動、專用接口驅(qū)動。

2.2.2組態(tài)軟件

為了充分保證推進(jìn)措施施工現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，在充分考慮施工現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境后，最終選擇了在技術(shù)上相對比較成熟、功能上相對比較全面的工業(yè)組態(tài)軟件，這樣就使得軟件平臺以網(wǎng)站發(fā)布但整體開發(fā)周期進(jìn)一步縮減，整體開發(fā)成本也得到了有效控制;而且后期應(yīng)用過程中的維護(hù)保養(yǎng)難度也進(jìn)一步降低，也能夠?qū)崿F(xiàn)后期各種功能的進(jìn)一步擴(kuò)展。

3.實踐應(yīng)用

我們小區(qū)塊油田針對其油田作業(yè)區(qū)塊堵水調(diào)剖措施施工現(xiàn)場建立起了現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)，在經(jīng)過嚴(yán)格的安裝調(diào)試后，在作業(yè)指揮部安裝的遠(yuǎn)程服務(wù)器完全達(dá)到了預(yù)期的遠(yuǎn)程監(jiān)控目標(biāo)。

3.1硬件功能

（1）數(shù)據(jù)采集 在該油田數(shù)字化監(jiān)控平臺建設(shè)過程中主要使用了RTU控制器，在該控制器下配備了兩路RS485通訊，其中一條通訊路線主要是用來針對作業(yè)現(xiàn)場智能流量表的即使已經(jīng)累積流量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集;而另一路通行路線主要是用來將采集的數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)椒?wù)器。

（2）視頻監(jiān)控 充分利用其成效將兩路不同的視頻進(jìn)行固定，而且集成撬都具備了高度適當(dāng)調(diào)節(jié)的功能，并配備了陣列LED燈來實現(xiàn)夜間的燈光，整個視頻監(jiān)控設(shè)備充分利用SD卡存儲實現(xiàn)了數(shù)據(jù)本地存儲，而且還能夠通過油田自身的局域網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)要及時傳輸。

3.2 軟件部分

（1）RTU軟件 其呈現(xiàn)部分能夠?qū)崿F(xiàn)模擬量A/D轉(zhuǎn)換采集，并通過GPRS DTU通訊來進(jìn)行測試。

（2）服務(wù)軟件平臺 充分利用現(xiàn)代工業(yè)級的組態(tài)軟件平臺實現(xiàn)了整個作業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時顯示、指標(biāo)動態(tài)變化趨勢、數(shù)據(jù)報表、異常報警等功能。

4 效果評價

油水井措施施工數(shù)字化監(jiān)控平臺在實踐中的應(yīng)用，是對當(dāng)前油田數(shù)字化建設(shè)要進(jìn)一步深化和改造，完全實現(xiàn)了整個油水井措施施工作業(yè)現(xiàn)場信息的高度共享，并針對現(xiàn)場實現(xiàn)了實時視頻監(jiān)控，完全達(dá)到了油田措施施工現(xiàn)場監(jiān)控的預(yù)期目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]周錫生，任佳維，郭成，曹晶晶，祖琳，張海霞. 油田水驅(qū)精細(xì)挖潛措施經(jīng)濟(jì)效益評價方法[J]. 大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2016，35（04）：63-67.

[2]王海翠. 利用油水井措施支持決策系統(tǒng)實現(xiàn)方案管理現(xiàn)代化[J]. 內(nèi)江科技，2009，30（12）：14+25.