論智能間開技術在石油開采中的實際應用

張青鋒　楊曄　王曉溪

摘 要：間開技術在我國的石油開采中廣泛應用，隨著科技的進步和智能信息技術的日益發(fā)展，智能間開技術逐漸在石油開采中發(fā)展和應用，智能間開技術能夠彌補傳統(tǒng)間開井低產(chǎn)、低效、高耗和高成本開采等缺陷，在實際應用中可以提高開采系統(tǒng)效率。通過智能化控制，不僅節(jié)能降耗，而且在很大程度上降低開采成本，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的最大化。

關鍵詞：間開井? 智能間開? 石油開采? 價值

中圖分類號：TE38文獻標識碼：A? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2022）07（a）-0000-00

The Practical Application of Intelligent Technology in Petroleum Exploitation is Discussed

ZHANG Qingfeng? ?YANG Ye? ?WANG Xiaoxi

（The Fifth Oil Production Plant of Changqing Oilfield Branch， Xi'an， Shaanxi Province， 710299 China）

Abstract： Between driving technology is widely used in oil exploration in our country， with the progress of science and technology and the development of the intelligent information technology， intelligent open between technology development and application in oil exploration， gradually open between intelligent technology can make up for the traditional open well between stripper， inefficient， high consumption and high mining cost， can improve the efficiency of mining system in practical application， through the intelligent control，? It not only saves energy and reduces consumption， but also reduces mining cost to a great extent and maximizes economic and social benefits.

Key Words： Open well; Intelligent open; Oil extraction; Value

針對我國傳統(tǒng)人工間開技術存在的弊端，智能間開技術的實際應用迫在眉睫。智能間開是一種通過數(shù)據(jù)采集分析，自動調整抽油機運行狀況以實現(xiàn)準確執(zhí)行間開制度的一種石油開采技術。智能間開技術可以有效提高抽油機的工作效能，降低機器損耗，最大限度節(jié)約電能和生產(chǎn)時間，并且將一定的勞動力從固定崗位中解放出來，改變原有的員工管理辦法，提升綜合生產(chǎn)和管理水平，達到節(jié)能不減產(chǎn)的效果，最終實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的最大化。

1? 傳統(tǒng)間開井的弊端

低滲透油田約占我國石油儲量的2/3以上，擁有巨大的開發(fā)潛力，具有開采成本高、抽油機長期處于高耗能、低產(chǎn)出等自身缺點，隨著原油的不斷開采和油田的不斷開發(fā)建設，間開井應運而生。但是隨著間開井的日益應用和技術設備的不斷發(fā)展進步，傳統(tǒng)間開井能耗大、成本高和經(jīng)濟效益低的弊端逐漸暴露，主要體現(xiàn)在以下兩個方面。

1.1 機器無效運轉時間長，既浪費電能，又增加設備的損壞率和機器維修費用

低滲透油井本身具有儲層物性差和產(chǎn)油率低的缺陷，因此，傳統(tǒng)間開井的抽油機在運轉中大量時間處于不出油或者低效出油的工作狀態(tài)，這就使得機器的無效運行的時間增加，其實際抽取能力遠高于實際出液率，不僅運行效率低、耗電量大，浪費電力資源，而且機器磨損率在運轉中增加，最終導致電力費用和維修費用的不斷增加，從而加大石油開采成本。這也是低滲透油田在開采中普遍存在的問題。

1.2 人工操作，勞動強度大且成本高

傳統(tǒng)間開井其實質是半機械化間開制度，一方面是依靠抽油機將原油抽出，實現(xiàn)機械化開采，另一方面，這種間開制度容易受到油井的實際生產(chǎn)動態(tài)和人工技術手段的影響，需要依靠根據(jù)油井產(chǎn)量和工圖液面資料來決定機器開機和停機的時間，依靠的是人工操作控制機器運轉的啟停，不僅將工作人員束縛在重復性、枯燥的工作崗位中，而且人工操作對油井的開抽和停抽的時間間隔不能把握得特別準確，油泵常常并未處于最佳的開采狀態(tài)，同時勞動力強度大且增加人工成本。華北油田第四采油廠永清采油作業(yè)區(qū)應用智能間開技術后證實了人工間開技術的不準確性，部分油井的實際采油量得到明顯提升，也說明人工間開的不準確性。例如：五里灣第一采油區(qū)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[1]。除此之外，人工啟停對工作人員的細心程度和責任心也有較高要求，間接增加勞動力成本?？傊?，傳統(tǒng)間開井在人工操作和管理方面都存在落后的地方。

綜上所述，“低產(chǎn)高耗”傳統(tǒng)間開井采油成本高，較智能間開技術無論在生產(chǎn)效率還是整體的經(jīng)濟效益和社會效益都處于劣勢，這也說明智能間開技術在實際石油開采中應用的必要性和緊迫性。

2? 智能間開的技術優(yōu)勢

智能間開控制系統(tǒng)主要由控制柜、井口傳感器、液壓剎車和油梁位置傳感器4個部分組成。智能間開技術的原理就是：首先利用井口傳感器感應油井的出油狀況，并向節(jié)電控制器傳遞信號，然后節(jié)電控制器通過分析信號來完成整個系統(tǒng)的操作邏輯，向啟?？刂破靼l(fā)出“啟動”或者“停止”的命令，最后液壓剎車和油梁位置傳感器協(xié)同作用來完成啟停井并控制停井位置，最終實現(xiàn)對油井的智能間開[2]。智能間開技術的高智能性、節(jié)約性和高保護性能成為其相比于傳統(tǒng)間開井的主要技術優(yōu)勢。

2.1 智能間開技術具有很高的智能性

智能采油控制儀所采用的是微電腦控制，通過對數(shù)據(jù)的采集、分析、計算和控制，可以自動啟、停抽油機，選擇油井的最佳開井周期，避免油井到達規(guī)定時間未其停井的情況出現(xiàn)。智能間開技術還可以通過自動判斷，設置啟停機時間和次數(shù)，液晶顯示屏可詳細顯示每次啟抽的啟停和出油時間，并且預顯下次啟抽時間、累計啟抽時間、累計出油時間和實際電流等信息，便于工作人員的讀取使用。除此之外，智能開采技術中的設備可以自學習和自診斷，針對不同的油井或不同的井況，設備進行自動學習分析計算，動態(tài)修正采樣數(shù)據(jù)，找出機器的最佳工作模式，從而使設備適用范圍大大提高。抽油機應用的智能節(jié)電器具有完全的自我診斷和修正功能，無論本身出現(xiàn)硬件、軟件還是檢測裝置方面的故障，均能自我診斷修正。智能間開技術的高自動性可以準確調整抽油機的運行狀態(tài)，合理執(zhí)行間開制度，減少低效和無效空抽，有效提升抽油機的運行效率。

2.2 智能間開技術具有很強的節(jié)約性

智能間開技術實際是由接收單元把電信號轉化為數(shù)據(jù)信號傳遞給計算單元進行計算或者傳遞給修正單元進行修正，最終通過控制單元實現(xiàn)對抽油機的科學啟?？刂?。簡單來說，就是通過該技術實現(xiàn)“有油即抽，無油即?！钡哪繕?，使得抽油機、抽油泵以及抽油桿的機械磨損明顯減少，降低電機、傳送帶等其他機件的磨損率，達到降低抽油設備損耗，減少電能資源浪費，節(jié)省人工的目的。例如：由長慶油田持續(xù)研發(fā)打造的油井智能間開工藝技術，“已累計在生產(chǎn)現(xiàn)場實施作業(yè)2089口井，在確保油井安全平穩(wěn)運行、產(chǎn)量不降的基礎上，平均單井泵效提高了20%，系統(tǒng)效率提升了3%，節(jié)電率達50%以上”[3]。再如：鎮(zhèn)91-53（3口井）和鎮(zhèn)141井場（4口井）油井進行的64天試驗，采取常態(tài)下運行方式和智能運行方式，每天供電24h得出的結論：“常態(tài)方式”下，4口井日耗電243.1°，單口井平均用電量為60.8°;在“智能方式”下，4口井日耗電74.0°，單口井平均為18.5°，相對于“常態(tài)方式”下，4口井節(jié)省電能169.1°，單口井平均節(jié)省電能42.3°，智能運行方式平均每天節(jié)省的電能為常態(tài)運行方式的69.6%。這些數(shù)據(jù)充分證明智能間開技術大幅度節(jié)約電能的作用。在人工方面，傳統(tǒng)間開井中，技術人員對材料進行分析后，人工手動方式控制啟停;智能間開技術應用后，工作人員只需要在抽油機規(guī)定的啟停時間段內查看監(jiān)控情況，不需要人為遠程控制間開光，達到間開井自動控制的目的，大大減少人工的投入，從而節(jié)約生產(chǎn)時間。此外，在電網(wǎng)供電恢復時，設備在設定的時間（0～60s）內自動啟動，無須人工操作，減少油井工作人員工作量。這充分證明智能間開技術的應用可以節(jié)約電能、節(jié)約勞動力成本和減少設備的維修費用，具有很強的節(jié)約性。

2.3 智能間開技術具有很高的保護性能

首先，抽油機帶有智能型報警裝置，在設備智能型開機前和即將停止運行時可以進行自動語音報警，提醒現(xiàn)場人員遠離抽油機，避免對家畜或人造成傷害。其次，“智能間開操作系統(tǒng)中實時檢測顯示三相電流，對于缺相、電機開路和短路進行保護，可根據(jù)實際情況對保護電流閥值現(xiàn)場設置，同時配有過載保護、缺相保護功能”[4]。再次，智能間開系統(tǒng)中的智能間抽器通過合理調壓可以保護電機的正常運行。現(xiàn)實工況中，普遍存在電網(wǎng)電壓高于電機工作電壓，影響電機的使用壽命，此時只能間抽器適當調節(jié)電動機定子的端電壓，使之與電動機的工作電壓合理匹配，就降低了電動機的勵磁電流，保護電機的正常運轉，同時也提高抽油電機的運行效率，達到節(jié)約電能的目的。最后，為設備運行設置智能停機的功能，通過專用位置傳感器，在設備智能型停機時，將驢頭準確?？吭谙轮c，從而防止抽油機橛桿，起到保護機器的作用。綜上可知，智能間開系統(tǒng)無論是對于機器本身還是操作的工作人員都具有很好的保護性能，有效降低安全風險，減少不必要的成本。

總之，智能間開系統(tǒng)在彌補傳統(tǒng)間開井的技術弊端后，形成高智能性、強節(jié)約性和高保護性能的技術優(yōu)勢，充分激發(fā)生產(chǎn)潛力，提高油井間開工作的科學性和時效性，對我國石油開采特別是低產(chǎn)油田的開發(fā)具有十分重要的意義。

3? 智能間開技術的應用價值

智能間開技術其實質是提供人工、定時和智能3種工作模式，主要是其智能工作模式發(fā)揮效用，其他兩種工作模式作為故障等特殊情況的補充模式。智能間開技術在實際應用中實現(xiàn)節(jié)能不減產(chǎn)的目標，如長慶、華北油田中的應用取得良好效果，不僅綜合提升經(jīng)濟效益，而且?guī)砹己玫纳鐣б妫瑥亩嵘摷夹g的實際應用價值。

3.1 智能間開技術具有很高的經(jīng)濟價值

如前所述，智能間開具有較好的技術優(yōu)勢，其主要應用價值就是節(jié)約電力、維修、人工等費用，降低抽油成本，增加實際經(jīng)濟效益。其中，智能間開技術減少電能耗，節(jié)約電費，如“華北油田第四采油廠永清采油作業(yè)區(qū)安裝了智能采油控制儀8臺，目前使用5口油井，在單井產(chǎn)量基本不變的基礎上（安裝前日產(chǎn)液69.58 t，安裝后日產(chǎn)液67.11 t），平均開井時間由13 h縮短到7.4 h，日節(jié)電2077 kWh，累計節(jié)電37.39萬kWh創(chuàng)效益17.947萬元。統(tǒng)計14口電熱桿井一年可節(jié)約電量計算： 8072.1×365=294.63165萬度每度按0.4元，年節(jié)約電費：294.63165×0.4=117.85266萬元”[5]。這充分證明智能間開技術帶來的經(jīng)濟效益是可觀的。除此之外，實行合理的間開制度不僅可以延長專用電控柜、電線電纜和抽油機的使用壽命，而且能夠減少井中稠油對抽油機的損害，間接減少設備的維修費用，延長油井的免修期，其間接經(jīng)濟效益也是不容忽視的。

3.2 除了經(jīng)濟效益，智能間開技術也帶來一定的社會效益

智能技術的發(fā)展使人的本質在現(xiàn)實性上成自然人+智能所構成的社會關系的總和。智能間開技術促進油田工作崗位的變革，將之前井站員工從復雜、枯燥的勞動崗位中解放出來，代之以智能機器操作，大幅提高工作效率，同時促進員工管理辦法的改變，整體提升工作效率。此外，智能間開技術對安全生產(chǎn)水平具有很大提升作用，一方面，部分危險性工作可以通過自動化、智能化操作代替，實現(xiàn)技術操作代替人工操作，減少危險性的同時大幅提升管理效率;另一方面，通過智能集中監(jiān)控實時掌握生產(chǎn)狀況，便于開展優(yōu)化管理生產(chǎn)，確保安全生產(chǎn)。可見，智能間開技術帶來良好的社會效益，提升油田的綜合管理水平和效率。

綜上可知，間開技術在實際應用中不僅有很高的經(jīng)濟價值，還帶來良好的社會價值。一方面降低電費、人工費用和維修檢修費用，減少生產(chǎn)成本，增加生產(chǎn)效益;另一方面，針對員工管理和安全生產(chǎn)等方面，提升油田的綜合管理效率，實現(xiàn)社會價值最大化[6]。

4? 結語

智能技術發(fā)展是歷史所趨，是新一輪技術革命的核心要素，各行業(yè)都在努力推行和發(fā)展。理論和實踐都證明，在油田開采中特別是低滲透油藏生產(chǎn)中的一項可行的低耗高產(chǎn)技術。雖然智能間開技術在實際石油開采應用中有很大的價值，但是由于不同油井有其特殊性，其供液能力等具有實際差異性，因此，需要堅持具體問題具體分析的原則，根據(jù)不同的現(xiàn)實情況合理確定間開時間，采用不同的智能間開制度。影響石油開采中實際產(chǎn)量的因素較多，需要進一步深入研究，有效診斷出實際泵況，以確定指導生產(chǎn)的更加合理的間開制度。因此，綜合多種研究和認識，在合理把握智能間開技術的應用條件后，繼續(xù)擴大智能間開技術的應用范圍，逐步應用智能間開井代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工間開井，最終形成規(guī)模化應用。

參考文獻

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[6] 安海濤，崔麗巖. 智能間開采油技術應用效果淺析[J].中國石油和化工標準與質量，2018，38（10）：157-158.

作者簡介：張青鋒（1982—），男，本科，工程師，主要從事油田數(shù)字化、網(wǎng)絡管理、系統(tǒng)應用管理等研究。

楊曄（1984—），男，本科，工程師，主要從事油田數(shù)字化、網(wǎng)絡管理、系統(tǒng)應用管理等研究。

王曉溪（1984—），女，本科，工程師，主要從事油田數(shù)字化、網(wǎng)絡管理、系統(tǒng)應用管理等研究。