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物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用

2019-09-10 23:17李英
石油研究 2019年6期
關(guān)鍵詞:石油工業(yè)通信技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)

李英

摘要:隨著物聯(lián)網(wǎng)科技信息化的逐步發(fā)展,在采油生產(chǎn)建設(shè)中得到了更加廣泛的應(yīng)用,給石油工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)很大便利,越來(lái)越受到員工的喜歡。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的顛覆性革命,而是通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)與科技信息化的綜合運(yùn)用,是信息、物質(zhì)、技術(shù)相互轉(zhuǎn)換的方法,有著很強(qiáng)的工程實(shí)踐特點(diǎn)。作為一個(gè)處于摸索階段的新興專(zhuān)業(yè),需要在信息收集、改進(jìn)、芯片推廣、程序算法設(shè)計(jì)等方面有所突破,涉及通信技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及RFID技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)等多項(xiàng)知識(shí)。因此,新的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)團(tuán)隊(duì)更要找準(zhǔn)專(zhuān)業(yè)方向、夯實(shí)基礎(chǔ),同時(shí)增強(qiáng)實(shí)踐與應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);石油工業(yè);通信技術(shù)

一直以來(lái),采油生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)采用人機(jī)管理模式,或多或少會(huì)存在資料錄取誤差和問(wèn)題發(fā)現(xiàn)的時(shí)間差。近幾年,物聯(lián)網(wǎng)慢慢地走到了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),停井報(bào)警儀等裝置的應(yīng)用,發(fā)揮了強(qiáng)大的科技作用,員工也越來(lái)越接受這項(xiàng)技術(shù)。因此,生產(chǎn)運(yùn)行管理必然要走上科技發(fā)展之路,這就需要采用先進(jìn)的管理理念,技術(shù)手段和方法,對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)各個(gè)環(huán)節(jié)有效管理,形成閉環(huán)的生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備高效運(yùn)行的周期管理。按照公司提出的本著簡(jiǎn)單、實(shí)用、低成本的原則開(kāi)展物聯(lián)網(wǎng)安裝工作,2017年10月正式啟動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目,率先在部分采油隊(duì)進(jìn)行試點(diǎn)實(shí)驗(yàn),在采油班組的采油間、注水間安裝物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)裝置。在安裝過(guò)程中發(fā)現(xiàn)部分程序還可以繼續(xù)優(yōu)化,在原有基礎(chǔ)上還可以繼續(xù)改進(jìn),為保證生產(chǎn)高效運(yùn)行及提質(zhì)增效做出有力保障。

1物聯(lián)網(wǎng)工程現(xiàn)有技術(shù)使用過(guò)程中存在的問(wèn)題

石油物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)分支。石油物聯(lián)網(wǎng)是利用各種在線的、實(shí)時(shí)測(cè)量的感知設(shè)備,諸如安裝在油氣水井、管道、油氣處理、加工、儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備上的各種儀表、射頻識(shí)別標(biāo)簽(RFID)和油氣田勘探開(kāi)發(fā)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的視頻攝像機(jī)、紅外感應(yīng)器、定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議連接到企業(yè)網(wǎng),進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。公司在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)合,自主研發(fā)一套系統(tǒng)并應(yīng)用于生產(chǎn),需要對(duì)其進(jìn)行大量、復(fù)雜、巧妙的處理才能規(guī)范動(dòng)作。從先期的投運(yùn)情況看,還存在一些問(wèn)題,需要進(jìn)一步完善和研究。

1.1原使用技術(shù)中,在注水間內(nèi)每口注水井一塊電子水表,每塊電子水表一個(gè)電源,存在的最大問(wèn)題就是當(dāng)一塊水表的電源發(fā)生故障時(shí),會(huì)導(dǎo)致整個(gè)注水間內(nèi)的所有電源出現(xiàn)故障,極大影響了電子水表的監(jiān)測(cè)工作及注水參數(shù)的采集。

1.2原注水間內(nèi)的布線具有局限性,沒(méi)有考慮日常工作的便捷性及安全性,缺乏設(shè)計(jì)的合理性,所有物資也更多,而且給運(yùn)行后的維修帶來(lái)很多不便,增加日常管理的工作量。

1.3當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行不正常,單塊電子水表出現(xiàn)故障損壞后,同時(shí)會(huì)影響其它電子水表也不能正常工作,缺少電源保護(hù)。連帶問(wèn)題突出。

2物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用

啟動(dòng)先進(jìn)控制與優(yōu)化應(yīng)用,完成總體設(shè)計(jì)并開(kāi)始試點(diǎn)實(shí)施。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè),實(shí)現(xiàn)信息化與自動(dòng)化有效集成,大幅提升一線員工的勞動(dòng)生產(chǎn)率,改善工作環(huán)境,促進(jìn)生產(chǎn)運(yùn)行模式變革。本著科學(xué)、安全、實(shí)用、降耗的原則,在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工程運(yùn)行一段時(shí)間后,對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的諸多問(wèn)題進(jìn)行了分析,采取技術(shù)手段對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化,使物聯(lián)網(wǎng)工程管理再上一個(gè)新水平。

2.1優(yōu)化改造水井所用水表電源。原來(lái)每塊水表用一個(gè)電源,在不改變技術(shù)參數(shù)情況下改造成每個(gè)井組所有水表共用一塊電源,按平均每個(gè)井組12口井水井計(jì)算,每個(gè)井組可節(jié)約水表電源11個(gè)。

2.2改進(jìn)接線方式。加裝T型接頭代替原來(lái)的每塊水表分別布線,在不改變技術(shù)要求的同時(shí),每塊水表施工可節(jié)約電纜20米。

2.3在每塊水表T型接頭處加裝保險(xiǎn)。避免了單塊水表?yè)p壞而影響其他水表正常采集數(shù)據(jù),保護(hù)水表不被損壞。

3解決的關(guān)鍵技術(shù)

從物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工程的實(shí)施,前期安裝、運(yùn)行管理、后期維護(hù)是三個(gè)不可分割的整體。前期安裝質(zhì)量決定后期維護(hù)的難易程度,而且每個(gè)采油工作間的情況不同,工藝流程差異也較大,現(xiàn)場(chǎng)安裝人員需要臨時(shí)設(shè)計(jì)和加工,并且在關(guān)鍵技術(shù)上要有很強(qiáng)的操控性。

3.1采用公用電源時(shí),電源電壓必須控制在合理范圍內(nèi);

3.2T型接頭改變以往老式的纏線方式,設(shè)計(jì)成快速卡扣接頭,即插即拔,安全可靠,方便快捷;

3.3單塊電子水表處設(shè)有保險(xiǎn),目前現(xiàn)場(chǎng)所使用的保險(xiǎn)較大,安裝不便,需要設(shè)計(jì)一個(gè)小型的保險(xiǎn)裝置以滿足生產(chǎn)需要。

4物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

在注水間內(nèi)對(duì)設(shè)計(jì)的三個(gè)方案進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃,從布線、安裝、擺放到使用,符合安全規(guī)定,符合生產(chǎn)要求。在保證注水系統(tǒng)正常錄取參數(shù)的情況下,主要研究共用一塊電源的各項(xiàng)數(shù)據(jù)在合理量程范圍內(nèi),使入戶220V電壓通過(guò)變壓器輸出為24V工作電壓。在布線過(guò)程中考慮日后使用的安全及規(guī)范性,采用小型T型接頭,此接頭的使用代替了原來(lái)的每塊水表分別布線的繁瑣模式。在T型接頭處加裝保險(xiǎn),起到了對(duì)電源及電子水表的有效保護(hù),解決了一處出現(xiàn)故障而不會(huì)影響其它設(shè)備正常工作的難題。

經(jīng)過(guò)專(zhuān)項(xiàng)小組的研究及設(shè)計(jì),形成了一套物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化技術(shù),并選擇了一個(gè)采油班組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。安裝小組人員首先根據(jù)每個(gè)注水間的井?dāng)?shù)及水井井口工藝流程距墻壁的距離和位置,現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)布線線路,在線路的合適位置加裝了T型接頭,即插即拔,科學(xué)實(shí)用。同時(shí)安裝共用電源和水表保護(hù)。進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試后,系統(tǒng)參數(shù)達(dá)到了規(guī)定要求,并且滿足了正常注水及流量控制的需要。物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)的成功應(yīng)用為后續(xù)的工程開(kāi)展墊定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

5效果評(píng)價(jià)

物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)是采油隊(duì)實(shí)現(xiàn)信息化管理的初次實(shí)踐。按平均每個(gè)井組12口水井計(jì)算,從每個(gè)井組平均節(jié)約水表電源11個(gè)計(jì)算,電源單價(jià)390元,全廠70多個(gè)井組可節(jié)約30萬(wàn)元。另外,加裝T型接頭,全廠共可節(jié)約電纜15000米左右,節(jié)約資金10萬(wàn)元。在T型接頭處加裝保險(xiǎn),有效保護(hù)了水表正常使用。使水表不會(huì)被電流流動(dòng)狀態(tài)下被損壞,水表單價(jià)4000元,全廠830口水井,此項(xiàng)改造可保護(hù)資產(chǎn)330多萬(wàn)元。

從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝調(diào)試到大數(shù)據(jù)分析,生產(chǎn)效率大幅提升。公司高度重視物聯(lián)網(wǎng)工程建設(shè),2015年開(kāi)始實(shí)施停井報(bào)警自動(dòng)化管控,2016年全面投運(yùn),2017年實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守定期巡檢的管理方式生產(chǎn),2018年已經(jīng)達(dá)到公司旗下的全部采油單位全覆蓋。為滿足石油生產(chǎn)精細(xì)管理的生產(chǎn)需要,不斷改進(jìn)技術(shù),形成一套高效數(shù)據(jù)采集的實(shí)施方案,使數(shù)據(jù)采集端更簡(jiǎn)單更實(shí)用。目前,信息化管理體系已經(jīng)全部建成,形成了符合本油田信息化網(wǎng)絡(luò)管理的解決辦法,探索出了低成本精細(xì)采油的自動(dòng)化建設(shè)與維護(hù)技術(shù)系列,為公司低成本效益開(kāi)發(fā)與推廣奠定了良好的基礎(chǔ)。

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