自動化技術(shù)在試油工程中的應(yīng)用

路旭斌

摘要：伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)以及人工智能技術(shù)已經(jīng)取得快速發(fā)展，帶領(lǐng)企業(yè)向智能時代邁進(jìn)。其實自動化技術(shù)是建設(shè)人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)條件，更是創(chuàng)建數(shù)字化油田的關(guān)鍵因素。針對石油工程，雖然在自動化鉆井以及自動化勘探等領(lǐng)域獲得長遠(yuǎn)的發(fā)展，但是在完井測油方面，對于自動化有關(guān)研究還是較少。本文主要討論試油測試自動化關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：自動化技術(shù);試油工程;應(yīng)用

前言：

近些年在自動化技術(shù)使用方面，還是面臨著設(shè)備智能化程度較低且工作人員操作存在高風(fēng)險的情況，井下工藝適用范圍受到限制，不能及時獲取信息，這樣會導(dǎo)致勘探開發(fā)難度增加，降低開發(fā)成本以及難以提升采油率等問題，一般試油完井工藝難以應(yīng)對，所以，需要研究自動化以及完井技術(shù)提升操作水準(zhǔn)，促進(jìn)油田數(shù)字化建設(shè)。

一、試油測試自動化關(guān)鍵技術(shù)

（一）地層測試自動化技術(shù)

想要實現(xiàn)地層測試自動化，就需要解決三個問題：井下就近測量分析技術(shù)、深井井下高速傳輸技術(shù)、智能電動試油完井一體化。處于相對復(fù)雜的井筒環(huán)境中，不管是聲波傳輸還是電磁波傳輸，都存在著數(shù)據(jù)傳輸效率低下的問題，不能滿足實時分析以及處理的要求[1]。所以，存儲式井下電子壓力計還是目前取得井下壓力溫度的主要工具。由此可見需要進(jìn)一步發(fā)展深井傳輸技術(shù)，有效提升復(fù)雜井筒條件下長距離信號傳輸?shù)乃俣?，?gòu)建地面到井底雙向高速通訊途徑，給實現(xiàn)井下實時監(jiān)測以及控制打下堅實基礎(chǔ)。充分研究高效井筒傳輸技術(shù)，研究井底在線取樣和分析工具，完成對二氧化碳、天然氣全烴值等關(guān)鍵地層流體的參數(shù)，還有近井帶裂縫展布、巖石應(yīng)力以及孔隙發(fā)育實情等關(guān)鍵地層物性參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測以及實時上傳，可以有效解決傳統(tǒng)取樣工具必須等到測試結(jié)束之后，隨著管柱起出才可以回收分析的缺點，這樣可以提升工作的效率。

深井地層測試工具的要求結(jié)構(gòu)比較簡單、性能可靠且功能集成度高等。所以，依靠無線傳輸、井下電動控制等技術(shù)研究智能試油完井工具，通過使用無線信號控制電機(jī)操作閥門的開關(guān)，然后實現(xiàn)循環(huán)、關(guān)井、測試等不同的技術(shù)，改變井下復(fù)雜的環(huán)境，提升工作效率[2]。同時可以實現(xiàn)電機(jī)控制下的自動丟手以及回接，把試油短期大數(shù)據(jù)量傳輸和完井長期監(jiān)測融合在一起，防止儲層受到傷害。

（二）地面流程自動化技術(shù)

地面流程自動化需要解決的關(guān)鍵問題有：地面流程輔助操作系統(tǒng)、全區(qū)域地面流程遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、基于人工智能的試油測試無人值守系統(tǒng)。首先地面流程輔助操作系統(tǒng)是構(gòu)成地面流程自動控制技術(shù)的過渡階段，主要的目標(biāo)是提升試油測試地面流程操作的安全性以及防止誤操作[3]。站在技術(shù)的角度上，主要的作用是把試油測試SOP數(shù)字化，其中包含有人員操作規(guī)范以及安全規(guī)程等因素，基于遠(yuǎn)程控制的基礎(chǔ)上，將不同的設(shè)備數(shù)據(jù)整合在一起，形成共享數(shù)據(jù)鏈，完成試油測試控制數(shù)字化。其次是全區(qū)域地面流程自動控制，在形成地面流程自動控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過建立可拓展的高效通信的工控網(wǎng)絡(luò)。把集中自動控制系統(tǒng)覆蓋除砂器、分離器、熱交換器等全部地面流程以及設(shè)備。最后數(shù)字化作為保證，針對難以量化測量的數(shù)據(jù)，像放噴口氣體含量以及人員活動等，使用人工智能圖像識別技術(shù)。在獲取以上數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，將應(yīng)用模糊聚類分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識別技術(shù)綜合在一起，構(gòu)成可靠性高的試油測試工況識別技術(shù)。在這些基礎(chǔ)上，構(gòu)成的人工智能判斷系統(tǒng)，和遠(yuǎn)程專家的操作結(jié)合在一起，形成地面流程無人值守系統(tǒng)。

二、自動化試油完井技術(shù)發(fā)展的方向

（一）基于深井抗干擾高速無線傳輸技術(shù)構(gòu)建數(shù)字井筒

把傳感器技術(shù)、無線傳輸技術(shù)整合在一起，用多中繼器無線傳輸架構(gòu)作為基礎(chǔ)，優(yōu)化傳輸方法，提升傳輸效率。創(chuàng)建井下雙向數(shù)字信號高速傳輸井筒信息平臺，掌握試油測試期間井底的實際情況，調(diào)整測試作業(yè)程序，提升測試數(shù)據(jù)錄取質(zhì)量，提升試油測試作業(yè)時效;可以及時發(fā)現(xiàn)井下異常的情況，提升安全風(fēng)險管控能力。

（二）基于增強現(xiàn)實的地面流程快速部署

所謂的增強現(xiàn)實（擴(kuò)增實現(xiàn)），就是一種推進(jìn)真實世界信息以及虛擬世界信息內(nèi)容之間的綜合技術(shù)。因為試油作業(yè)地面流程設(shè)備多，其中不同高壓設(shè)備以及壓力容器校驗程序以及時間有差異[4]。使用增強現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建設(shè)備三維空間標(biāo)簽和設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫的連接，可以實現(xiàn)設(shè)備信息實時查詢以及檢查;另外經(jīng)過計算機(jī)把施工現(xiàn)場地形以及地勢等關(guān)鍵信息，可以處理成可視化三維圖像，就是進(jìn)行最優(yōu)化部署設(shè)計以及虛擬安裝，減少安裝的時間，同時減少工作人員的工作內(nèi)容;在施工期間工作人員經(jīng)過佩戴特定的設(shè)備，和地面流程控制中心連接在一起，就可以實現(xiàn)實時監(jiān)控氣體出現(xiàn)泄漏、在危險區(qū)域有人闖入等情況，可以節(jié)省人力方面投資的成本;或者是搭建一個虛擬的維修平臺，培訓(xùn)工作人員正確使用儀器設(shè)備，降低培訓(xùn)的成本，減少培訓(xùn)時間。

（三）井下數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)

試油完井作業(yè)之后，井下壓力溫度傳感器采樣的頻率過高，產(chǎn)生較多的數(shù)據(jù)，經(jīng)過一個施工周期會產(chǎn)生上百萬個數(shù)據(jù)，加上增產(chǎn)措施、溫度突然發(fā)生變化等出現(xiàn)的噪音，這個聲音會把真實的油藏情況覆蓋起來，對試井解釋的準(zhǔn)確性有一定的影響。受到無線傳輸寬帶以及計算機(jī)資源的約束，已經(jīng)不能實時解釋。所以，最重要的任務(wù)就是確保精度同時精簡數(shù)據(jù)。伴隨著芯片技術(shù)的發(fā)展，高性能低功耗的嵌入式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理芯片給研究井下計算機(jī)打下堅實的基礎(chǔ)。依靠井下計算機(jī)就近分析各種傳感器取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行，優(yōu)化原始數(shù)據(jù)體積、關(guān)鍵敏感數(shù)據(jù)自動記錄技術(shù)。

結(jié)語：

總而言之，智能試油技術(shù)的發(fā)展方向在于把自動化監(jiān)測以及控制術(shù)、井下無線通信等技術(shù)結(jié)合在一起，使用人工智能和可視化技術(shù)，使內(nèi)容顯示的更加全面、智能、高效管理數(shù)據(jù)資料等，構(gòu)成用智能技術(shù)處理以及高效管理數(shù)據(jù)作為核心的深層次數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，可以減少數(shù)據(jù)重復(fù)收集以及記錄的成本，增加傳輸信息的途徑。

參考文獻(xiàn)：

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[3]楊懷超. 芻議油田井下作業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2020，40（08）：238-239.

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