注水井測調(diào)智能操控技術(shù)的研究與應(yīng)用

孫華璽

摘要：隨著油田開發(fā)程度的不斷深入，分層注水井井數(shù)與注水井測調(diào)工作量呈逐年遞增趨勢，目前注水井分層測調(diào)主要由人工操作完成，測試過程中存在著人工成本增高、工作強度較大、存在安全隱患等問題。為此需要一套新型注水井測調(diào)智能操控系統(tǒng)，實現(xiàn)測試過程的自動化，從而實現(xiàn)減輕工人勞動強度，降低安全風(fēng)險，降低人工成本，提高生產(chǎn)管理水平，達到降本增效的目的。

關(guān)鍵詞：分層測調(diào);智能;自動化

我廠引入注水井測調(diào)智能操控系統(tǒng)，幫助工人實現(xiàn)防噴管的自動安裝和拆卸，在減少班組的人數(shù)的同時，還能大幅降低工人的勞動強度，消除安全隱患，為企業(yè)實現(xiàn)降本增效的目的。

1.測調(diào)智能操控系統(tǒng)構(gòu)成情況

系統(tǒng)分為硬件和控制兩大部分，其中硬件部分由井口定位系統(tǒng)、運載系統(tǒng)、主體操作系統(tǒng)和其他輔助系統(tǒng)四個系統(tǒng)組成。

1.1硬件部分

1.1.1井口定位系統(tǒng)

由于現(xiàn)場井口的情況較為復(fù)雜，井口位置高低不同、朝向不同，且井口所在的地理環(huán)境也千差萬別，因此井口定位系統(tǒng)由一個井口定位器來完成，該設(shè)備為左右結(jié)構(gòu)，可以自由開合，并有快捷緊扣裝置將其迅速固定在井口上。該設(shè)備由人工固定在井口，后續(xù)設(shè)備以此為標識識別井口的位置。

1.1.2運載系統(tǒng)

運載系統(tǒng)采用架空傳送的方式。該系統(tǒng)主要負責(zé)將防噴管、測試儀以及操作設(shè)備從測試車上運送到井口，并從井口自動返回到測試車上。主要包括運載車、軌道及軌道絞車、車載固定架幾部分。其中，運載車主要負責(zé)承載主體操作系統(tǒng)并負責(zé)測試車和井口間的運送;由鋼絲繩搭建的軌道保證運載車按照既定的軌道行走;車載固定架負責(zé)將設(shè)備固定在車上，同時也保證這些設(shè)備能夠安全的被測試車運輸。

1.1.3主體系統(tǒng)

主體操作系統(tǒng)負責(zé)自動化地替代現(xiàn)場測試人員一系列的操作流程：主要包括固定防噴管、攀爬防噴管、開啟和關(guān)閉井口閥和測試放空閥、遇卡阻時調(diào)整測試儀電纜等。包括運載車、自動翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)、自動卡箍系統(tǒng)、井口閥自動啟閉系統(tǒng)、放空閥自動啟閉系統(tǒng)、測試纜解卡系統(tǒng)。其中運載車負責(zé)運輸主體設(shè)備、防噴管、測試儀等。

1.1.4其他輔助系統(tǒng)

其他輔助系統(tǒng)包括供電系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)和語音播報系統(tǒng)。

1.2控制部分

系統(tǒng)控制部分的核心設(shè)備是控制柜，以PLC為核心，對系統(tǒng)傳感器數(shù)據(jù)進行采集，并根據(jù)軟件發(fā)出操控指令。系統(tǒng)控制為三級控制，分別為就地控制、軟件控制和遠程控制。

1.2.1就地控制

就地控制系統(tǒng)有兩種：無線控制和有線控制。無線控制主要是利用手持無線遙控器進行工作流程的控制。PLC控制系統(tǒng)和設(shè)備相連，負責(zé)接收操作人員的指令對設(shè)備進行操控，并對設(shè)備反饋的狀態(tài)信號進行處理。無線接收器負責(zé)接收遙控指令，并將指令傳送給PLC控制系統(tǒng)。支持100米范圍內(nèi)對設(shè)備進行遠程操控。有線控制主要在應(yīng)急場景下使用，需要使用時，將操控電纜插到相應(yīng)插口，展開線纜即可將控制器引到井口現(xiàn)場，操控設(shè)備完成操作。

1.2.2軟件控制

該控制系統(tǒng)可以安裝在測試車上的電腦（觸摸屏或者筆記本電腦）上，操作工人可以在車內(nèi)通過監(jiān)控攝像頭對現(xiàn)場進行觀察，并通過軟件界面上的按鈕及數(shù)據(jù)顯示對系統(tǒng)進行操控。

1.2.3遠程控制平臺

遠程控制平臺可以通過視頻攝像頭把各個現(xiàn)場的情況發(fā)送給后臺的控制指揮中心，并且能夠?qū)崟r的運行數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)傳回指揮中心，方便指揮中心了解每個現(xiàn)場的實時情況。

2.注水井測調(diào)智能操控系統(tǒng)工作流程

該系統(tǒng)工作流程主要包括：準備工作、主體設(shè)備就位、防噴管翻轉(zhuǎn)、防噴管固定、井口測試閥門開啟、測試儀器遇卡后送纜、關(guān)閉井口測試閥門、防噴管泄壓、卡箍松開、防噴管復(fù)位、防噴管運載及翻轉(zhuǎn)器回收及收尾。

3.現(xiàn)場應(yīng)用情況

該操控系統(tǒng)自2016年10月以來，分別在秋季、冬季、春季和夏季現(xiàn)場開展測試，能夠適應(yīng)大部分的測調(diào)應(yīng)用場景，測調(diào)效率為3天/井次，月度測調(diào)效率達到7.3井次/月。

3.1能夠達到單人獨立完成注水井測調(diào)操控

整個測試操作過程除人工安裝井口定位器外，能夠在測試車輛內(nèi)操控完成。測試人員在現(xiàn)場，只需進行簡單的輔助安裝工作，即安裝井口定位器、同時安裝井口閥門開關(guān)器，其他動作均可回到測試車內(nèi)，通過視頻監(jiān)控，遙控設(shè)備完成。這些動作只需要一名測試人員實施操作即可完成，可以有效降低勞動生產(chǎn)力成本。

3.2提供三種不同操控方式

為方便工人在不同場景下的工作，系統(tǒng)提供了三種不同的操控方式：有線控制器、無線遙控器、通過安裝在筆記本或工控機中的系統(tǒng)專用軟件操控。最常用的情況是操作工人在現(xiàn)場，使用無線遙控器來遙控設(shè)備進行操作;在惡劣天氣下，操作工人也可以在車內(nèi)通過軟件查看現(xiàn)場情況，并通過遙控器或者軟件操控設(shè)備;同時，車內(nèi)還配有一套有線控制器。

3.3工作人員負重減輕

目前井口定位器的重量控制在15公斤，既能夠由一名測試人員獨立完成安裝和拆卸工作，又能夠保證結(jié)構(gòu)強度。

3.4操控系統(tǒng)能夠自動翻轉(zhuǎn)、自動固定防噴管

設(shè)備通過操控能夠完成：自動翻轉(zhuǎn)防噴管、自動固定卡箍，自動夾緊防噴管等一系列動作，該一系列動作使得所有關(guān)鍵人工操作都變得更加自動化;此外，本系統(tǒng)可以通過內(nèi)置的多個感應(yīng)設(shè)備來自動判斷其到位程度和儀器運行狀態(tài)，這些感應(yīng)設(shè)備可以有效提高設(shè)備的可靠性和安全性。

3.5操控系統(tǒng)能夠模擬人手的調(diào)節(jié)動作解卡

操控系統(tǒng)中的自動送纜控制器能夠模擬測試人員的手工動作，自動完成測試線纜的下放和提起，并且能夠在線纜自由下落過程中松開控制，使得整個操作能夠完全代替工人站在防噴管高空平臺上手工進行的工作。

3.6井口測試閥、防噴管放空閥能夠遙控啟閉

操控系統(tǒng)中的閥門自動啟閉設(shè)備，能夠通過遙控器的操作，進行閥門的自動開啟和關(guān)閉。該功能可以在工人開啟高壓閥門時盡量遠離井口區(qū)域，可以減少高壓傷害的可能，提高了操作安全性。

3.7具有必要的安全控制措施

（1）操控系統(tǒng)具有多種安全控制措施：如為保證鋼絲繩拉緊時始終保持在安全范圍內(nèi)，系統(tǒng)設(shè)置了拉力上限，超過限制自動停止拉緊;同時系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了多種傳感器和感應(yīng)設(shè)備，對各項參數(shù)和動作自動檢測和感知，符合邏輯后才允許后續(xù)動作;具有語音提示功能，在操作過程中，提醒操作人員操作狀態(tài)和注意安全;在出現(xiàn)異常操作時，蜂鳴器同時會發(fā)出蜂鳴報警;具備防漏電保護裝置;在軟件界面、遙控器、控制柜上都設(shè)置急停自鎖等必要按鈕;配備有線控制器、人工手操工具等必要的后備保障和安全設(shè)置。

（2）現(xiàn)場的各種狀態(tài)和數(shù)據(jù)，可以通過多種方式監(jiān)測到：基本的電流電壓、傳感器到位信號、鋼絲繩拉力等數(shù)據(jù)通過配電柜上的儀表監(jiān)測到;所有的數(shù)據(jù)也可通過本地軟件監(jiān)測到，且數(shù)據(jù)以圖形方式展現(xiàn);車載攝像頭能夠監(jiān)控到現(xiàn)場的實時情況，并可以進行語音交流;遠程監(jiān)控平臺不僅能夠監(jiān)控到現(xiàn)場的實時情況，還能獲取現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)。

（3）整個系統(tǒng)的操控軟件部分可以安裝在測試人員的電腦中，測試人員可以在車內(nèi)操作臺前，通過軟件進行現(xiàn)場操作的監(jiān)控，以及對設(shè)備進行操控。

3.8操作過程可以實現(xiàn)自動操作和遠程監(jiān)控

系統(tǒng)配置的操控軟件還具備遠程操控平臺，可以定位所有的車輛位置，可以監(jiān)視現(xiàn)場的工作情況，并進行實時的運行數(shù)據(jù)的傳遞。

4結(jié)論與認識

（1）通過應(yīng)用該智能操控系統(tǒng)，可以有效減少測試員工攀爬防噴管次數(shù)，降低測試風(fēng)險，進一步提高測試效率，有效緩解測試任務(wù)與人工成本的矛盾，適應(yīng)性強，可在我廠同類油田中推廣，市場前景可觀。

（2）注水井測調(diào)智能操控系統(tǒng)已完成大慶氣候條件適應(yīng)性改造、與井口相關(guān)配件適應(yīng)性改造、與井口周邊環(huán)境適應(yīng)性改造、與現(xiàn)有軟件兼容性改造、與測試車輛適應(yīng)性改造。

（3）本系統(tǒng)不僅是替代人工勞動的一個機械化工具，更是從機械化系統(tǒng)躍居為具有自動化、智能化以及互聯(lián)網(wǎng)+特性的一個符合工業(yè)4.0特點的先進設(shè)備。

參考文獻：

[1]苗豐裕，劉東升;分層注采新技術(shù)，石油工業(yè)出版社，2010