注水井自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)字化油田生產(chǎn)中的應(yīng)用

韓麗娟

摘要：為了有效提升注水井的日常管理，研究并且將生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在油氣中使用，油田開始研究注水井自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)主要是在井口的位置安裝流量自動(dòng)監(jiān)控的儀器、在干線的兩端安裝兩個(gè)壓力變送器的改造計(jì)劃，使用生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和走動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，安裝儀表和辦公室中控室有實(shí)時(shí)的溝通，為了實(shí)現(xiàn)注水井水量自動(dòng)計(jì)量進(jìn)而遠(yuǎn)程的調(diào)節(jié)、油壓泵壓遠(yuǎn)傳等等功能，保證單井可以精準(zhǔn)注入，提升注水的效果。

關(guān)鍵詞：注水井;自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng);數(shù)字化;油田生產(chǎn)

前言：

隨著對系統(tǒng)的深入研究以及推廣，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)采集、遠(yuǎn)程取得油井、計(jì)量、聯(lián)合站生產(chǎn)數(shù)據(jù)的功能，為了提升生產(chǎn)采集中日常管理的有效性以及科學(xué)性。然而，在生產(chǎn)管理的重要組成部分的注水井管理中還沒有投入項(xiàng)目的建設(shè)。傳統(tǒng)的注水井管理期間，工作人員每天需要檢查兩次，使用人工的方式調(diào)控水量，這樣不僅僅消耗時(shí)間，還會(huì)出現(xiàn)調(diào)控的失誤。如果在工作人員兩次檢查中間，壓力突然變化或者出現(xiàn)問題，沒有及時(shí)解決，就會(huì)導(dǎo)致停工的可能。因?yàn)椋瑸榱松a(chǎn)數(shù)據(jù)的及時(shí)、準(zhǔn)確，給建設(shè)數(shù)字化油田做基礎(chǔ)，油田的專家研究了注水井自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。

一、系統(tǒng)的概述

數(shù)據(jù)的采集和控制層、數(shù)據(jù)的傳輸層以及生產(chǎn)監(jiān)控管理層這三層架構(gòu)可以組成油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

注水井的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)是依靠油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的三層模型架構(gòu)，重點(diǎn)改造數(shù)據(jù)的采集以及控制層、生產(chǎn)監(jiān)控、管理層，充分使用數(shù)據(jù)的傳輸層支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的發(fā)送，達(dá)到注水井自動(dòng)配水以及遠(yuǎn)程監(jiān)控管理的目的。

采集和控制層主要是選擇在注水井井口安裝有電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制流量的儀器，在干線的兩端安裝壓力變送器的工藝改造，為了達(dá)到瞬間注水量、壓力的自動(dòng)計(jì)量以及瞬間調(diào)節(jié)水量的功能[1]。與此同時(shí)，安裝儀表是借助485通信電纜和油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)連接目前的油井遠(yuǎn)程終端的油井，為了油井遠(yuǎn)程終端可以采集以及控制命令上傳下達(dá)，然后把注水井自動(dòng)配注體系鑲嵌到數(shù)據(jù)采集以及控制層中。

數(shù)據(jù)傳輸層，遠(yuǎn)程終端單元借助心跳機(jī)制已經(jīng)組成的通信網(wǎng)絡(luò)，把采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到辦公室的控制機(jī)上，然后辦公室操作人員給出控制的指令，充分實(shí)現(xiàn)整套系統(tǒng)的無線遠(yuǎn)程控制功能。

生產(chǎn)監(jiān)控以及管理層，工控機(jī)先把遠(yuǎn)程終端單元上傳的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫中，借助工控機(jī)上的組態(tài)監(jiān)測、展示以及分析的功能;把數(shù)據(jù)傳遞到油水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及采油、地面工程管理的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生成報(bào)表功能。

二、系統(tǒng)組成

（一）井口裝備部分

井口裝置都是經(jīng)過在井口安裝流量控制器，并且在干線的兩端安裝高壓壓力變送器，主要是為了累計(jì)流量以及記錄瞬間流連、泵壓以及油壓等等生產(chǎn)的數(shù)字參數(shù)。

（二）流量控制器

為了實(shí)現(xiàn)注水井現(xiàn)場的自動(dòng)計(jì)量以及自動(dòng)配水的目的，選擇的流量控制器應(yīng)該配備電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，按照設(shè)定的數(shù)值自動(dòng)控制水量。

應(yīng)該對可能存在的通信故障、臨時(shí)斷電、水質(zhì)不好出現(xiàn)的管徑卡住的實(shí)際情況，應(yīng)該改裝流量控制器[2]。經(jīng)過改裝的控制器可以在有故障出現(xiàn)的時(shí)候，自動(dòng)存儲(chǔ)上一通信節(jié)點(diǎn)的設(shè)定數(shù)值，然后調(diào)節(jié)水量。在電磁流量計(jì)的地方安裝蓄電池，可以保障在停電的時(shí)候?qū)⒗塾?jì)流量儲(chǔ)存起來，盡量達(dá)到有通電故障的時(shí)候，對正常的生產(chǎn)沒有影響等。測量管道測量的時(shí)候使用的是電磁感應(yīng)原理，在管道中沒有活動(dòng)、不堵塞、損失小，防止出現(xiàn)卡表的情況。

流量控制器是經(jīng)過人工的設(shè)置或者是遠(yuǎn)程設(shè)置的流量數(shù)值以后。有關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)會(huì)按照設(shè)置的流量自動(dòng)經(jīng)過電機(jī)的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥門的開啟度，把測量的瞬間流量值和設(shè)置的流量值比較。如果瞬間流量會(huì)大于設(shè)置的數(shù)值或者是超過規(guī)定的范圍，流量控制器就會(huì)發(fā)出打開大流量的命令，指導(dǎo)瞬間的流量靠近設(shè)定的數(shù)字。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)是經(jīng)過減速裝置的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其中包含著電機(jī)以及閥門組件。它擁有電子顯示、閥門位置指示、手動(dòng)調(diào)節(jié)的功能。使用手動(dòng)關(guān)閉閥門的時(shí)候，因?yàn)闇p速裝置以及閥門壓力自平衡系統(tǒng)，比較省時(shí)省力。

（三）壓力變送器

注水井自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中，兩塊壓力變送器主要是安裝在干線的兩端，主要是對泵壓以及油壓數(shù)字采集，其中數(shù)據(jù)的傳輸以及流量控制器使用RS485通信模式，使用總線分配器把流量控制器、兩塊壓力變送器的通信電纜合成一組，這樣可以節(jié)約材料并且可以減少難度[3]。但是需要配備LCD顯示以及就地操作的功能，盡量滿足工作人員直觀觀察壓力變化。使用儀器自身的電源以及被測介質(zhì)都全部實(shí)施隔離，這樣就會(huì)擁有準(zhǔn)確計(jì)量以及可靠性較高的特點(diǎn)。

三、系統(tǒng)應(yīng)用以及效果

計(jì)算注水井的水量、遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)、出現(xiàn)異常壓力警報(bào)、生產(chǎn)報(bào)表自動(dòng)生成等等功能，可以提升管理的精準(zhǔn)度以及對管理油田的生產(chǎn)提供方便。

降低注水能耗的損失，提升注水以及計(jì)量的精準(zhǔn)度。

工作人員在控制室的操控機(jī)器上就可以遠(yuǎn)程錄取資料以及調(diào)解水量，可以有效減少工作的強(qiáng)度，并且降低高壓操作的安全隱患。

為了有效減少對地層的出現(xiàn)的損害，使用預(yù)警系統(tǒng)對高壓的報(bào)警，在出現(xiàn)低壓的時(shí)候報(bào)警，可以減少管線穿孔出現(xiàn)的安全環(huán)保問題。工作人員可以按照報(bào)警的情況及時(shí)使用有關(guān)措施，可以提升生產(chǎn)的質(zhì)量。

運(yùn)用生產(chǎn)曲線的自動(dòng)繪制和工礦診斷分析功能，可以幫助基層的工作人員提升分析的能力。

結(jié)語：

綜上所述，經(jīng)過在油田成功使用注水井自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)后，就證明注水井自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)充分實(shí)現(xiàn)注水井的水量計(jì)算和遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)水量、遠(yuǎn)程傳輸油壓泵壓力、異常警報(bào)等等，這樣也將傳統(tǒng)的工作人員每天檢查以及抄寫壓力表、改變水量的工作，現(xiàn)在在電腦上就可以實(shí)時(shí)操作并且監(jiān)控。這樣也減輕了工作人員的工作壓力以及工作量，充分實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化注入。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬洪生. 自動(dòng)化儀表在數(shù)字化油田中的應(yīng)用探討[J]. 中國設(shè)備工程，2021，（12）：191-192.

[2]趙成義，趙成忠，黃巧珍. 注水井自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J]. 自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2010，29（09）：92-96.

[3]， 注水井自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng). 山東省，中國石化勝利石油管理局采油工藝研究院，2009-01-01.