注水井自动监控系统在数字化油田生产中的应用

注水井自动监控系统在数字化油田生产中的应用

王建新 李萌 曹永康 吴玮

陕西省延安市富县茶坊街道莲花池村富县采油厂 727500

摘要：随着现在社会经济的快速发展，油田的而开发工作也在不断的深入，如果采用传统的油田水井人员进行驻点现场管理的话不仅会影响到效率也会给企业增加成本。而注水井远程智能调控系统能够通过智能监控系统自动完成实时对油田注水井的实时监测，很大程度上提高了油田开发的自动化和油田的开采率。所以本文将探讨注水井自动监控系统在油田生产中的实际应用，希望可以方面油田管理者随时随地就可以对注水运行设备的情况进行检测和控制，实现便捷化的管理。

关键词：油田；注水井；智能监控；效率；安全

在油田的深入开发中，注水井的发展越来越快，基于数字化技术研制诸多井下信息监测和控制的信息系统应运而生，注水井自动监控系统在油田中的重要作用就是通过远程的传输，实现对油田现场各种注水参数的一个实时的监控，不仅可以降低成本，提高人员的利用率，还可以提高生产的效率，第一时间判定设备是否出现故障，全面保障油田的生产安全管理^[1]。

1油田注水井智能监控的优势

直读性：智能监测系统中经过设计后测试过程可视化，员工不用去现场，直接在控制室的工控机上就可以对远程设备的水量的变化过程和趋势进行了解，对资料实现异地录取，从而实现直接的指导，避免出现问题，在降低劳动强度的同时，还减少了高压操作的安全隐患^[2]。

预警性：系统对高压及时报警减少了对地层和套管的损害，对低压报警减少了管线穿孔造成的安全环保问题。管理人员可以根据报警情况及时采取相应措施，提高生产效率。

准确性：油田注水井的智能监控系统相对传统的测试来讲更降低了测试误差，在技术上使用单层独立测试替换常规递减法，使得单层合格水量误差由20%降低到15%以内。

适应性：新的智能监控系统可以全自动运行，完全无需人工的参与，其中采用了地面回放的方式对全程的数据进行监控调配，并且严格按照配注量进行，为油田的开发实施和调整提供了可靠的依据。

2油田注水井自动监控系统的工作原理

油田注水井的分层流量电动调控系统主要由地面仪器和井下仪器组成，其中井下仪器主要负责完成的是井下的测调功能，对于整个系统来说是极为重要的部分，地面仪器与井下仪器不同，主要是负责对井下仪器采集到的信号进行相关的分析处理，并且负责井下仪器的供电控制等工作内容^[3]。

3油田注水井自动监控系统的应用

为了测试注水井自动监控系统在油田的实际应用，此次选取了对富县注水系统自动化控制进行实验，目标是：

1. 通过本项目的实施，达到注水井场远程数字化配注、数字化管理、远程设定注水井的注水参数、自动调节单位时间的注水量，远程视频监控井场画面。

（2）达到∶远程监视、远程控制、远程调节、远程记录、自动班报生成。

（3）实现注水系统无人化管理的目标，进而减少操作及管理人员数量、降低生产成本。

3.1实验方式

在富县采油厂选取51口注水井进行试验改造;自项目实施结束后一年以内，故障数量降低 50%;故障发现及处理耗时下降50%;操作人员数量减少50%以上，同时，达到各类费用损耗减少65万元以上。

（2）本次改造内容包括拆除原有的阀门，换为智能电动调节阀，增加相应的智能流量传感器、压力传感器、现场协议箱、RTU、现场监控系统、光缆传输系统、指挥调度系统等内容。

3.2应用方式

①有关注水井的井下同步动态测调系统

工作大致由以下几个步骤组成，首先要通过流量的测量步骤对经过偏心配水器水嘴的流量进行测量并反馈到比较单元的部分，其次比较单元的功能就是要对反馈数据的流量值与方案中的陪注流量值进行科学分析比较，之后将出现的偏差结果进行反馈，反馈数据直接到达运算通讯单元；通过调整堵塞器开口开度从而对各个分层流量大小进行自动的调节和控制工作。井下同步动态测调系统的主要功能包括：最基本的能够实现对井下流量、压力、温度信息的实时监控；并且实现了工作模式进行中的双向切换，在自动模式不能完全达到的时候可以切换人工模式，从而对层段流量进行直读式实时流量调配；在自动模式下更大的解放了人力，最后还能够对整个调配进行记录和保存，能够在之后方便的查阅和分析^[4]。

②现场数据采集

对于富县采油厂现场的数据采集主要是使用单片机进行，数据的采集完毕之后将数据定时发送到GPRS模块，之后的数据自动发送到控制中心并且由控制中心进行科学的分析和控制，最终到达数据库的服务器；不仅如此，GPRS的通信模块也会发送给单片机，从而更好地进行数据的交流和分析。

③控制中心

控制中心的主要作用是对数据的读、写命令进行收发，把油井内部的数据传送，对现场数据进行储存和分析，进行数据的详细处理，再将数据结果传送至现场，机器接收指令进行工作。

④注水井的自动监控系统

通过智能的监控，一旦注水井干线压力低于启动压力的时候，注水井的自动监控系统就会关闭，因此减少了地层出砂等问题，更好的保障了工作的安全，注水井的自动监控系统对于注水井的注入压力以及操作安全等都起到了很好的保障。

⑤富县采油厂的注水井设计范围非常广，并且工作点较多，在地理位置上来说较为分散，对于油田电网来说，传统的电网向单井RTU供电的方式中，线路的架设长度大、投资高，对于油田企业的效益有很大的影响。油田注水井智能监测系统根据注水井井口RTU用电负荷小，相对传统方式可靠性要求更高，并且对于太阳能的发电技术系统进行了研究利用，对于温差的问题进行了温度补偿的设置，常用的供电系统中蓄电池一般为铅酸电池。蓄电池还可以将太阳能电池板的电能进行储存，在需要的时候释放利用。

结语

综上所述，数字化智能注水监测系统无疑将成为油田注水开发数字化发展的必然趋势，它的应用优势明显，易于被油田管理者所接受，随着延长油田注水开发规模的日益扩大，它将无可替代地担当起油田管理者"眼睛"的角色，有利于减轻油田工作人员的劳动强度；有利于降低油田工作人员的安全风险；油田数字化智能注水监测系统形成规模以后，还将大大优化油田人力资源结构，成为油田降本增效的亮点。

在油田注水井的检测工作中我们已经取得了成绩，但仍存在不足，我们要以现有的基础不断的研发和提高油田的自动化水平和生产效率，更好的保证能源的供应。

参考文献

[1]刘会.生产参数自动监测系统在大港油田注水站中应用[J].2021(2015-36):145-145.

[2]高彦斌,高祖发,赵博,等.数字化智能注水监测系统在油田注水运行管理中的应用[J].石化技术,2020,v.27(02):215+284.

[3]曹丽筱.远程视频监控系统在数字化油田建设中的应用分析[J].中国设备工程,2020(13):2.

[4]汪爱平.数字化视频监控系统在油田生产建设中的应用[J].2021(2016-16):96-97.

个人简介：王建新1978.06 男 陕西富县 汉 大专 西安石油大学 助理工程师 延长油田股份有限公司富县采油厂 研究方向: 油田开发

李萌1987.10女 陕西志丹 汉 本科 延安大学 助理工程师 延长油田股份有限公司富县采油厂 研究方向:油田开发

曹永康1996.6男 陕西省咸阳市旬邑县 汉 本科 西安石油大学 助理工程师 富县采油厂 研究方向:油田注水开发

吴玮1997.01女 陕西咸阳 汉 本科 西安石油大学 助理工程师 延长油田股份有限公司富县采油厂 研究方向: 油田开发