董占民 郭宇 汪洋

摘要：氣田智能化是氣田發(fā)展的主要趨勢，全面實現(xiàn)氣井監(jiān)控智能化、集輸處理智能化也是未來氣田生產(chǎn)管理優(yōu)化的重點。而氣田智能化氣井監(jiān)控系統(tǒng)可在單井生產(chǎn)過程中實時監(jiān)測油氣生產(chǎn)過程，并進行生產(chǎn)問題的預(yù)測分析。文章以氣田智能化氣井監(jiān)控系統(tǒng)為入手點，闡述了氣田智能化氣井監(jiān)控系統(tǒng)運行原理，剖析了氣田智能化氣井監(jiān)控系統(tǒng)運行優(yōu)勢。并結(jié)合具體項目，對氣田智能化氣井監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用過程及效益進行了簡單分析。

關(guān)鍵詞：氣田;智能化;氣井監(jiān)控系統(tǒng)

前言：近幾年，我國氣田儲層非均質(zhì)性、低壓、低滲透、低豐度特征逐漸突出，氣田監(jiān)控管理也面臨著氣井井數(shù)多、氣井壓力變化不均衡、管理壓力大等諸多難題。而通過氣田智能化氣井監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建運行，可以實現(xiàn)智能化氣井監(jiān)控管理，降低工作人員壓力，提高氣田儲量動用程度、開發(fā)效果?；诖?，對氣田智能化氣井監(jiān)控系統(tǒng)進行適當分析非常必要。

一、氣田智能化氣井監(jiān)控系統(tǒng)原理

氣田智能化氣井監(jiān)控系統(tǒng)基本原理主要是以油氣生產(chǎn)工藝鏈流程模擬為重點，將采集的同一地質(zhì)區(qū)塊內(nèi)氣井的生產(chǎn)層位、井型、壓降速率、產(chǎn)水量、井口壓力等實時工藝生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并輸送到機理模型中進行模擬計算，獲得無法直接采集的生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)。隨后為每一口氣井創(chuàng)建生產(chǎn)參數(shù)、運行控制模型，在模型中對采集數(shù)據(jù)、模擬計算結(jié)果進行全方位分析。同時在智能應(yīng)用、可視化平臺支持下，通過網(wǎng)絡(luò)程序，實時了解氣田生產(chǎn)狀態(tài)。操作者也可以根據(jù)階段生產(chǎn)需求，在網(wǎng)絡(luò)程序中進行需要調(diào)整生產(chǎn)數(shù)據(jù)的輸入，實現(xiàn)提前預(yù)測、規(guī)劃操作[1]。

二、氣田智能化氣井監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)勢

1、運行最優(yōu)化

現(xiàn)階段多數(shù)高維度、多變量氣田生產(chǎn)系統(tǒng)工藝參數(shù)控制點設(shè)定由操作者經(jīng)驗、操作手冊決定，一旦實際操作產(chǎn)量發(fā)生變化，單純依靠操作者并不能在短時間內(nèi)將氣田生產(chǎn)調(diào)整至最佳狀態(tài)。而通過氣田智能化氣井監(jiān)控系統(tǒng)建立，可以井口傳感器為節(jié)點，通過采集氣井壓力、流量、溫度數(shù)據(jù)，借助內(nèi)部機理模型，對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析，識別關(guān)鍵變量，獲得最佳操作參數(shù)模型，保證氣田運行最優(yōu)化。

2、操作智能化

氣田智能化氣井監(jiān)控系統(tǒng)可以通過“假設(shè)分析”，結(jié)合生產(chǎn)操作調(diào)整要求，預(yù)先設(shè)置氣田生產(chǎn)運行參數(shù)，實現(xiàn)對氣田運行中引入其他操作時帶來影響的提前預(yù)測。如在氣田需要進行清管操作時，可以提前預(yù)演清管操作，獲得最佳操作參數(shù)組合，避免因清管人員經(jīng)驗不足導(dǎo)致的管道破裂、中斷問題發(fā)生。

三、氣田智能化氣井監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

1、關(guān)鍵技術(shù)

氣田智能化氣井監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)包括電子巡井技術(shù)、井場侵入報警技術(shù)、遠程自動加注泡排技術(shù)、遠程開關(guān)井技術(shù)、氣液兩相計量技術(shù)、自動調(diào)節(jié)井口流量技術(shù)等[2]。

電子巡井技術(shù)主要是通過監(jiān)控氣井生產(chǎn)畫面，進行瞬時流量、油壓、外輸溫度、累計流量、緊急切斷閥狀態(tài)、電源電壓、外輸壓力等氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時采集。同時進行報警值設(shè)定及采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動比對，可以在發(fā)生異常情況時及時報警;井場侵入報警技術(shù)將井場內(nèi)部安裝的紅外探測器、井場視頻攝像機進行了有機整合，在遇到外來物體入侵時，可以自動攝像拍照并將照片傳輸至監(jiān)控中心，保證氣井生產(chǎn)場地安全性;遠程自動加注泡排技術(shù)可以依托氣井生產(chǎn)場地上位機、或者RTU（遠程終端單元），進行自動加注系統(tǒng)遠距離控制模塊的編寫，綜合利用平衡罐自動滴注、太陽能智能泵注、遠程自動投放泡排棒等方式，智能化控制電磁頭、注劑泵啟動或停止，實現(xiàn)自動泡沫排水采集;遠程開關(guān)井技術(shù)可以指令控制的方式，結(jié)合單一氣井間歇生產(chǎn)遠程控制要求，進行氣井井口緊急切斷裝置調(diào)控，保證突發(fā)事件發(fā)生時高低壓自動切斷功能正常發(fā)揮;氣液兩相計量技術(shù)主要是依據(jù)光譜分析原理，在線進行氣井產(chǎn)氣量、產(chǎn)液量計量及氣井氣液比計算，獲得氣井產(chǎn)氣量、產(chǎn)液量規(guī)律，為氣井生產(chǎn)制度優(yōu)化改進提供依據(jù);自動調(diào)節(jié)井口流量技術(shù)可以利用電動執(zhí)行機構(gòu)代替井口針閥。同時在井口太陽能致辭小，根據(jù)外輸流量計記錄數(shù)據(jù)，對閥門開度進行調(diào)整，達到氣井生產(chǎn)量自動調(diào)整的目的。

2、應(yīng)用過程

在應(yīng)用過程中，氣田智能化氣井監(jiān)控系統(tǒng)可以在控制流量、套壓的同時，利用時序控制的方式，對間歇井裝置進行自動化管控[3]。其中流量控制主要是利用氣田智能化氣井監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)選方式，以某一類產(chǎn)能為計算主體，對某一氣井限制流量在特定范圍內(nèi)生產(chǎn)量進行核算。隨后利用流量限制的生產(chǎn)方式，對流量上下限參考值進行細化設(shè)置，結(jié)合井口針閥開度調(diào)整，可以有效控制氣井流量生產(chǎn);而套壓控制主要針對部分套壓較低氣井，在套壓低于規(guī)定值后，根據(jù)氣井生產(chǎn)標準，進行氣井最高套壓、或者最低套壓制設(shè)置。隨后利用氣井RTU，依據(jù)實時監(jiān)測套壓數(shù)據(jù)，對氣井外輸電磁閥開關(guān)進行數(shù)據(jù)控制，保證氣井套壓制一定。除此之外，針對實際生產(chǎn)階段部分套壓較低但流量穩(wěn)定的間歇井，也可以利用流量套壓復(fù)合智能控制的方式，設(shè)定恰當?shù)臍饩悄芸刂茥l件（如在日流量低于標準值時啟動電磁閥，在套壓高于標準值時關(guān)閉電磁閥）等;而針對部分壓力下降速度快、流量處于較低水平間歇井監(jiān)測控制時，可以進行氣井時序控制開始日期、結(jié)束日期、生產(chǎn)周期，在氣井RTU的支持下，進行氣井外輸電磁閥開關(guān)控制，促使氣井可以在規(guī)定周期內(nèi)生產(chǎn)運行。

3、應(yīng)用效益

從2017年開始，擔(dān)負A區(qū)氣田開發(fā)職責(zé)的天然氣產(chǎn)銷廠為有效提升氣田管理效能就提出了氣田智能化改造、站場無人員值守的目標。在近幾年發(fā)展探索過程中，該廠區(qū)有序?qū)Σ蓺夤芾韰^(qū)8個集氣站、52口氣井工藝流程進行自動化改造，并將5個集氣站改為無人值守站，對52口氣井實行遠程監(jiān)控管理。通過上述自動化智能化改造，不僅實現(xiàn)了氣井日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)的全部自動采集、遠距離傳輸，而且將電子監(jiān)控管理全面覆蓋了氣田。

改建后的氣田智能化氣井監(jiān)控系統(tǒng)，可以對氣井調(diào)節(jié)井口流量、積液井自動泡排、間歇井生產(chǎn)進行嚴格監(jiān)控，井口自動化操作有效率在95.0%以上。在52口氣井生產(chǎn)過程中，若依據(jù)以往人口操作泡排、調(diào)節(jié)流量、開關(guān)井，每口氣井執(zhí)行操作時間為300s，需要兩名工作人員每天進行八個小時的重復(fù)勞作;而利用氣田智能化氣井監(jiān)控系統(tǒng)僅需一個人對52口氣井操作運行情況進行審核，工作效率可以提高20倍。除此之外，通過氣田智能化氣井監(jiān)控系統(tǒng)對前后52口氣井產(chǎn)氣量進行匯總剖析，可以在短時間內(nèi)獲得每一口氣井增產(chǎn)氣量數(shù)據(jù)，為氣井壓降速度調(diào)控提供有效指導(dǎo)。

總結(jié)：

綜上所述，氣田智能化在減少氣田停機頻率、重大工藝改進調(diào)試時間的基礎(chǔ)上，可以降低氣田正常運行費用，提高氣田正常運行經(jīng)濟效益。因此，氣田管理者應(yīng)將單井生產(chǎn)智能化作為氣井精細化管理的有效手段，構(gòu)建單井生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)控單井生產(chǎn)數(shù)據(jù)，選擇最佳生產(chǎn)方式，同步提升氣井采收率、運行年限。

參考文獻：

[1] 趙勝蘭， 劉承佚. 涪陵氣田頁巖氣井臨界攜液流量計算新模型[J]. 云南化工， 2019（5）：167-170.

[2] 劉幫華， 季偉， 王軒. 大數(shù)據(jù)分析在榆林氣田氣井腐蝕規(guī)律研究中的應(yīng)用[C]// 第十四屆寧夏青年科學(xué)家論壇石化專題論壇. 2018：111-113.

[3] 王香增， 馮東， 李相方. 考慮時變效應(yīng)的致密氣井產(chǎn)能評價——以延安氣田為例[J]. 石油學(xué)報， 2019（11）：459-459.