油井智能間抽在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用與實踐

余 杰，丁 浩，梁馨嫻，羅 軍，李 想，劉 寶

（1.西安石油大學，陜西西安 710000；2.中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006；3.中國石油長慶油田分公司第五采油廠，陜西定邊 718699）

1 智能間抽的實施背景和指導思想

1.1 建設(shè)背景

五里灣第一采油作業(yè)區(qū)結(jié)合數(shù)字化無人值守建設(shè)，已實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)控、功能控制多方面應(yīng)用，同時也逐步實現(xiàn)中心站管理模式，由7個井區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)?個中心站。在中心站模式下，目前每口油井均能實現(xiàn)人工遠程啟停，但每個中心站平均達到37口，并且日常間開井啟停時間不一，間抽油井的啟?？刂乒ぷ髁枯^大，數(shù)量較多。需要進一步在數(shù)字化自動控制層面基礎(chǔ)上進行相關(guān)智能間開功能配套。

1.2 建設(shè)目的

一是提升運行過程自動化水平和管理方法的轉(zhuǎn)變；二是有效減輕監(jiān)控崗人員勞動強度；達到工作高效、標準提升、民生改善的目的。

2 智能間抽技術(shù)的實施和應(yīng)用

2.1 智能間抽選井思路

根據(jù)作業(yè)區(qū)油藏開發(fā)現(xiàn)狀，D1油藏南部區(qū)塊物性差，注水長期不見效，油井壓力保持水平低，導致油井低產(chǎn)、嚴重供液不足。結(jié)合作業(yè)區(qū)中心站建設(shè)情況，選定了南四轉(zhuǎn)中心站的36口井間開井，作為智能間抽應(yīng)用的油井[1]。

2.2 智能間抽模塊的選型

依據(jù)作業(yè)區(qū)目前無人值守數(shù)字化配套現(xiàn)狀，考慮了兩套智能間抽配套方案。

2.2.1 安控模塊 結(jié)合目前在用的油井采集模塊，主要包括安控L305、L308、L201模塊，基于利舊原則，針對數(shù)字化抽油機控制柜，井口數(shù)據(jù)采集柜以及部分已經(jīng)損壞的抽油機控制柜，構(gòu)建一套油井自動間開及站內(nèi)群控系統(tǒng)和智能間開控制柜，實現(xiàn)油井間開控制。

由于安控模塊底層程序未開放，仍沿用安控人員編寫的配套智能間抽程序，現(xiàn)場對現(xiàn)有模塊進行程序更新，通過向?qū)?yīng)模塊寄存器中寫入間抽制度參數(shù)，現(xiàn)場可實現(xiàn)模塊控制油井的自動啟停；但是由于安控沒有對應(yīng)的開發(fā)平臺，導致無法進行間抽油井的批量操作，導致工作量增大。

2.2.2 南大傲拓模塊 通過對現(xiàn)有油田數(shù)據(jù)采集控制模塊對比，南大傲拓的井口、井場模塊，在實現(xiàn)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集、控制功能以外，還能夠兼容安控的井口模塊采集、控制，同時具備實現(xiàn)間抽油井自動啟停的程序及功能，并且還配套了對應(yīng)的智能間抽應(yīng)用系統(tǒng)，可實現(xiàn)間抽油井制度下發(fā)、控制的批量操作。因此采用南大傲拓模塊進行配套，實現(xiàn)智能間抽功能[2]。

2.3 智能間抽配套

2.3.1 硬件設(shè)施的配套 按照智能間抽配套的需求，對作業(yè)區(qū)油藏南部區(qū)塊的27口油井安裝了井口RTU模塊及對應(yīng)井場主RTU模塊，拆除原有的井口L305、L308模塊及對應(yīng)井場的L201模塊，替換為南大傲拓CPU401-1201及CPU401-1202模塊，一方面實現(xiàn)了油井數(shù)據(jù)的采集、控制，另一方面開通了間抽制度對應(yīng)的寫入寄存器，方便人員根據(jù)實際情況寫入對應(yīng)間抽制度，達到智能間抽的目的[3]。配套模塊的27口井中，間抽時間包含8 h、12 h、16 h以及20 h，確保針對不同制度的油井間抽功能均可實現(xiàn)。

2.3.2 軟件平臺的搭建配套 在作業(yè)區(qū)服務(wù)器搭建了一套智能監(jiān)控平臺，間抽平臺以功圖數(shù)據(jù)采集服務(wù)為基礎(chǔ)，以間抽工作系統(tǒng)為核心，通過間抽控制服務(wù)來完成間抽制度的迭代和智能間抽學習的驗證與完善。

間抽工作系統(tǒng)是平臺的核心部分，集成了功圖診斷、數(shù)據(jù)分析和間抽制度生成、下發(fā)和讀取功能，并在油井間抽過程中產(chǎn)生的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行記錄和消息通知。間抽控制服務(wù)完成間抽指令，包括間抽制度的啟動、停止和異常處理等，指令的執(zhí)行結(jié)果進行實時反饋（見圖1）。

2.3.3 遠程啟井策略 由于需要遠程自動控制，針對遠程啟井的安全有一套完備的啟井策略。首先當本地停井時，遠程控制無法啟動油井。當遠程啟動油井時，會有語音告警模塊對油井周圍提前發(fā)出告警信息。

2.4 智能間抽應(yīng)用情況

2.4.1 現(xiàn)場模塊應(yīng)用 現(xiàn)場安裝間抽模塊后，在數(shù)據(jù)采集方面，存在一些問題，主要是功圖載荷數(shù)據(jù)計算分析錯誤，導致功圖分析不成功，井場匯管壓力、溫度數(shù)據(jù)無法正常實現(xiàn)采集。

針對現(xiàn)場問題，重新更新了模塊最新程序，完善了載荷數(shù)據(jù)分析算法，增加了井場匯管壓力、溫度數(shù)據(jù)采集功能，達到了無人值守模式下井場數(shù)據(jù)采集、控制的基本要求。

2.4.2 軟件平臺應(yīng)用 服務(wù)器客戶端搭建好后，完善了網(wǎng)頁平臺中油井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、油井設(shè)備管理及設(shè)備網(wǎng)絡(luò)配置等基礎(chǔ)信息，實現(xiàn)了平臺與井場通信的基本功能。在間抽制度管理界面，下發(fā)了2口間抽制度不同的油井，測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)下發(fā)的啟井時間和現(xiàn)場油井停井時間相對應(yīng)，因為平臺服務(wù)端中所寫的啟停井寄存器與現(xiàn)場相反導致。通過修改完善了平臺端程序，修正了啟停寄存器，解決了遠程啟停時間錯誤問題，實現(xiàn)了27口井的定時自動啟停功能。

3 應(yīng)用取得效果和前景評價

3.1 取得的應(yīng)用效果

通過智能間抽技術(shù)的實施和應(yīng)用，給作業(yè)區(qū)的間開井運行管理、人員管理等方面帶來巨大的變革。

3.1.1 間開井運行自動化程度提升 中心站間開井管理，從手動啟停轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣涌刂茊⑼?，監(jiān)控崗人員在間開井管理方面轉(zhuǎn)變?yōu)橹槐O(jiān)控、不控制，達到了間開井自動控制的目的。

間開井啟停時間自動控制，有效提高了間開井的開井效率，實現(xiàn)了按時啟井、停井，在保證了間開井產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，避免了油井到達規(guī)定時間未啟停井的問題，降低了間開井能耗。

3.1.2 人員管理方面效率提升 中心站設(shè)置監(jiān)控崗人員4人，分兩個班，除去日常視頻監(jiān)控、SCADA數(shù)據(jù)、控制工作以外，每個班都需要將近1 h，是需要對間開井進行遠程人工啟停；應(yīng)用智能間抽制度后，監(jiān)控崗人員只需要在規(guī)定的啟停井時間段，查看視頻監(jiān)控中間開井的啟停情況，不需要再人為遠程控制間開井，時間縮短至5～10 min，有效的降低了監(jiān)控崗人員的工作量，提高了監(jiān)控崗人員的工作效率。

圖1 軟件整體框架

3.2 應(yīng)用前景評價

目前智能間抽平臺應(yīng)用實現(xiàn)的是油井自動啟停，仍需要人為下發(fā)間開制度。依托現(xiàn)有的智能油田建設(shè)，后期可以配套動液面監(jiān)測裝置，同時通過對工況平臺油井功圖量油的應(yīng)用，在現(xiàn)有智能間抽平臺的基礎(chǔ)上，完善功圖量油、動液面的數(shù)據(jù)配套應(yīng)用，根據(jù)產(chǎn)量和動液面情況分析油井的生產(chǎn)能力，自動匹配出油井的間抽制度，真正實現(xiàn)油井間抽智能控制。