何偉民

摘 要：隨著數(shù)字化油田的發(fā)展，油井監(jiān)控技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，本文從油井監(jiān)控系統(tǒng)的組成、功能及特點(diǎn)出發(fā)，介紹了自噴采油和機(jī)械采油方式下油井監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 油井? 監(jiān)控技術(shù) 組成 應(yīng)用

目前，我國(guó)各大油田都在穩(wěn)步推進(jìn)油田數(shù)字化項(xiàng)目，油井自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)作為數(shù)字化項(xiàng)目的一部分，可以幫助生產(chǎn)單位了解油井生產(chǎn)工況、運(yùn)行參數(shù)、井場(chǎng)環(huán)境變化，能大大提高油田生產(chǎn)效率，尤其是機(jī)采系統(tǒng)效率能提高5個(gè)百分點(diǎn)以上，節(jié)電率可達(dá)30%。

1、油井監(jiān)控技術(shù)的組成及功能

作為數(shù)字化油田的重要組成部分，油井監(jiān)控技術(shù)的數(shù)字化、智能化發(fā)展水平對(duì)油田的自動(dòng)化生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。一般來說，油井監(jiān)控系統(tǒng)主要包括：關(guān)斷閥、傳感器、變送器、控制閥、傳送器、SCADA系統(tǒng)、RTU裝置、 及其相應(yīng)的系統(tǒng)軟件等。油井監(jiān)控系統(tǒng)的自主運(yùn)行分為三層框架――系統(tǒng)終端、網(wǎng)絡(luò)傳輸、信息中心。系統(tǒng)終端用于采集現(xiàn)場(chǎng)互感器、傳感器、變換器等數(shù)據(jù)信息，通過有線網(wǎng)絡(luò)或GPRS無線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，信息中心利用單片機(jī)等設(shè)備統(tǒng)計(jì)、處理、分析傳輸而來的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)油井工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

油井監(jiān)控技術(shù)具備設(shè)備數(shù)據(jù)檢測(cè)功能，油井間數(shù)據(jù)共享功能，油井事故輔助分析功能，報(bào)警與權(quán)限功能等。這些功能的實(shí)現(xiàn)都離不開油田中央監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)，又稱為油田監(jiān)控SCADA系統(tǒng)。該系統(tǒng)配備高性能計(jì)算機(jī)和不間斷UPS電源。該系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控單元和測(cè)控中心組成。測(cè)控中心對(duì)系統(tǒng)配置、維護(hù)、管理及報(bào)警處理進(jìn)行集中監(jiān)控，屬于系統(tǒng)的核心部分。構(gòu)成該系統(tǒng)的基本要素是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控單元，一般情況下由PLC或者RTU組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)本地I/O點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集及控制。檢測(cè)、存儲(chǔ)計(jì)量站RTU與油井RTU的數(shù)據(jù)是中央監(jiān)控系統(tǒng)的主要任務(wù)。運(yùn)用系統(tǒng)查詢功能獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)監(jiān)控人員進(jìn)行系統(tǒng)報(bào)警提示，有利于最快時(shí)間對(duì)現(xiàn)場(chǎng)故障進(jìn)行排查。

2、油田自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用油井監(jiān)控技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 提高監(jiān)控質(zhì)量與效率

在油田自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用油井監(jiān)控技術(shù)，可以幫助管理人員實(shí)時(shí)監(jiān)控油井生產(chǎn)情況，及時(shí)掌握每個(gè)油井的采油電壓、工作壓力和蒸汽溫度等各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，在提高油井監(jiān)控質(zhì)量與效率的同時(shí)，保障油井生產(chǎn)的穩(wěn)定性與安全性。

2.2 節(jié)約人力資源，降低監(jiān)控風(fēng)險(xiǎn)

在油井生產(chǎn)過程中，很多工作區(qū)域?yàn)楦邷馗邏旱奈ｋU(xiǎn)區(qū)域，對(duì)這些區(qū)域采取智能化和自動(dòng)化的監(jiān)控，可以有效降低監(jiān)控的風(fēng)險(xiǎn)，避免管理人員身處險(xiǎn)境。同時(shí)，利用油井監(jiān)控技術(shù)可以掌握油井的配電情況，對(duì)資源進(jìn)行全面整合與優(yōu)化配置，這樣既可以節(jié)約人力資源，又可以降低油田的運(yùn)營(yíng)成本。

2.3 操作簡(jiǎn)單易行，延長(zhǎng)設(shè)備壽命

油井監(jiān)控系統(tǒng)的操作簡(jiǎn)單易行，各組成系統(tǒng)的功能健全，通過模塊化和圖形化的設(shè)計(jì)，可以順利完成數(shù)據(jù)的比對(duì)、分析和處理工作。同時(shí)，隨著監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，可以對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件進(jìn)行不斷升級(jí)，可以按照油田開發(fā)的不同階段，采取不同的作業(yè)方式，高效完成油井各項(xiàng)數(shù)據(jù)的采集與控制工作，在一定程度上延長(zhǎng)了油井設(shè)備的使用壽命。

3、不同采油方法下的油井監(jiān)控技術(shù)

采油方法主要有自噴采油和人工舉升兩種，其中人工舉升方法包括氣舉法、抽油機(jī)法、電潛泵法及螺桿泵法等。下面對(duì)不同采油方法下的油井監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行介紹。

3.1 自噴井的監(jiān)控

自噴井的監(jiān)控系統(tǒng)主要采集溫度、油壓、套壓、回壓等油井內(nèi)數(shù)據(jù)。為控制油嘴的開度，依據(jù)電動(dòng)油嘴的調(diào)節(jié)性，選擇性采集油嘴閥位數(shù)據(jù)。變送器將采集的模擬信號(hào)傳至井場(chǎng)RTU，經(jīng)分析處理后傳至MTU進(jìn)行運(yùn)算。油嘴的開度依據(jù)MTU發(fā)出的指令進(jìn)行控制，間接控制油田的產(chǎn)量。此系統(tǒng)快捷的響應(yīng)減少了無效率的浪費(fèi)。

3.2 氣舉井的監(jiān)控

氣舉井是從地面向井筒注入高壓氣體將原油舉升至地面的一種人工舉升方式，對(duì)油井監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)在注氣舉氣的控制，以實(shí)現(xiàn)原油的開采。監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)作原理如下：電動(dòng)調(diào)節(jié)閥氣舉氣入口流量的控制是通過RTU，MTU對(duì)RTU傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)運(yùn)算，輸出改變電動(dòng)可調(diào)節(jié)閥開度的指令，間接控制油田開采進(jìn)度。

3.3 抽油井的監(jiān)控

抽油井的監(jiān)控系統(tǒng)包括電機(jī)控制柜、井場(chǎng)RTU、變送器、傳感器等。抽油機(jī)的控制通過電機(jī)控制柜實(shí)現(xiàn)，對(duì)油井的油壓、油溫、套壓、負(fù)荷及抽油桿的位移實(shí)時(shí)采集。抽油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)變送器傳至RTU裝置，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析，比照常規(guī)液位水平值，將油井液位控制在常規(guī)范圍內(nèi)。當(dāng)抽油機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，示功圖將實(shí)時(shí)繪制輸出。示功圖能夠反應(yīng)部件及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，減少故障、降低損失、節(jié)約能源。

3.4 電潛泵井的監(jiān)控

電潛泵井的監(jiān)控系統(tǒng)包括電潛泵遠(yuǎn)程裝置、RTU、MTU、變速驅(qū)動(dòng)器組成。其中，變速驅(qū)動(dòng)器是電潛泵控制的核心，模擬型號(hào)、開關(guān)型號(hào)、脈沖信號(hào)的搜集通過RTU完成，RTU通過對(duì)電機(jī)頻率、電機(jī)電流等數(shù)據(jù)分析，判斷驅(qū)動(dòng)器工作狀態(tài)，輸出信號(hào)傳遞至MTU，實(shí)現(xiàn)對(duì)電潛泵油井的遠(yuǎn)程監(jiān)控。如果無需遠(yuǎn)程控制，變速驅(qū)動(dòng)器將自動(dòng)根據(jù)井底壓力傳感器反饋的信息實(shí)現(xiàn)對(duì)電潛泵的控制，保障井底壓力的穩(wěn)定。

3.5 螺桿泵井的監(jiān)控

螺桿泵井的控制采用螺桿泵動(dòng)態(tài)控制圖實(shí)現(xiàn)。螺桿泵動(dòng)態(tài)控制圖是用來了解螺桿泵井工況的一種手段，并對(duì)生產(chǎn)實(shí)況進(jìn)行宏觀監(jiān)控，用以指導(dǎo)生產(chǎn)。螺桿泵井的實(shí)時(shí)監(jiān)控原理如下：螺桿泵井的參數(shù)調(diào)整依據(jù)控制圖，令其符合螺桿泵井的工況，依不同區(qū)域的螺桿泵井，制定相應(yīng)的控制方案。

4 結(jié)束語

總之，油井自動(dòng)化系統(tǒng)中的油井監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用，在節(jié)約油井人力資源和保障油井生產(chǎn)質(zhì)量與效率中起著重要的作用。只有充分發(fā)揮油井監(jiān)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，做好油井在不同開采方式下的監(jiān)控工作，才能真正保證油井生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]于長(zhǎng)江.油田自動(dòng)化系統(tǒng)中油并監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用[J].信息系統(tǒng)工程，2014，4（6）：124.

[2]胡文娟.油田自動(dòng)化系統(tǒng)中油井監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用分析[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013，4（11）：334.

[3]楊勇.油田自動(dòng)化系統(tǒng)中油井監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用[J].信息系統(tǒng)工程，2012，11（10）：123-124.

[4]王全盈. 油田自動(dòng)化系統(tǒng)中的油井監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2012（11）：60.