韋繼軍 李曉玲 韋繼福(長慶油田分公司第一采氣廠,陜西 榆林718500)
智能化建設(shè)是時(shí)代發(fā)展的大勢(shì)所趨,也是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的必然選擇,同樣還是破解高質(zhì)量發(fā)展與傳統(tǒng)生產(chǎn)管理模式之間矛盾的關(guān)鍵技術(shù)。依托智能化建設(shè),采氣生產(chǎn)中的用工緊張問題得到有效環(huán)節(jié),同時(shí)也更好地滿足安全環(huán)保、產(chǎn)量任務(wù)持續(xù)加大的現(xiàn)實(shí)需求。以此,設(shè)計(jì)并落實(shí)氣田智能化建設(shè)極為必要。
為了響應(yīng)智能化、自動(dòng)化生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)需求,長慶第一采氣廠積極展開了智能化氣田的建設(shè),積極引入了智能移動(dòng)作業(yè)系統(tǒng)、智能巡檢機(jī)器人、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心等,實(shí)現(xiàn)了“數(shù)據(jù)獲取、智能分析、自動(dòng)處置、異常預(yù)警”的智能化排水采氣管理新模式。
第一,智能巡檢。依托智能巡檢機(jī)器人,減少員工在高硫化氫危險(xiǎn)區(qū)域的作業(yè)頻次和時(shí)間,提升了巡檢的工作效率,也進(jìn)一步保證了采氣生產(chǎn)的安全。
第二,數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)自動(dòng)收集。在智能化應(yīng)用體系的支持下,我廠綜合自動(dòng)化覆蓋率達(dá)73.65%;能夠?qū)ιa(chǎn)現(xiàn)場超過3萬個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行一次性采集和預(yù)存儲(chǔ);單位整體工作效率提高了25%以上,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)自動(dòng)收集的同時(shí),有效消除了信息孤島對(duì)采氣生產(chǎn)、現(xiàn)場管理帶來的阻礙,真正意義上實(shí)現(xiàn)了資源共享、智能管控。
2.1.1 智能化氣井
在智能化氣井中,包括氣井生產(chǎn)控制智能化、氣井?dāng)?shù)據(jù)采集智能化、井口安防智能化。其中,在氣井生產(chǎn)控制智能化中,需要完成單井電磁閥智能運(yùn)行數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建,以此實(shí)現(xiàn)氣田生產(chǎn)規(guī)律的形成,并結(jié)合實(shí)際需求落實(shí)控制模式的更新[1];在氣井?dāng)?shù)據(jù)采集智能化中,需要設(shè)置儀表數(shù)值異常判斷、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能,并結(jié)合檢測(cè)端口的拓展以及單井電容電量的檢測(cè),達(dá)到單井供電提前預(yù)警的效果;在井口安防智能化中,落實(shí)了氣井井口圖像智能拍照,能夠?qū)﹃J入井場的人、物、動(dòng)物等進(jìn)行拍照、存儲(chǔ),并完成警告信息的主動(dòng)回傳,保證氣井現(xiàn)場的安全。
2.1.2 智能化集氣站
在智能化集氣站中,包括集氣站生產(chǎn)預(yù)警智能化、集氣站安全防范智能化。其中,在集氣站生產(chǎn)預(yù)警智能化中,需要完成集氣站數(shù)據(jù)診斷模型的構(gòu)建,結(jié)合實(shí)際工況以及現(xiàn)場環(huán)境信息,實(shí)現(xiàn)氣田生產(chǎn)狀態(tài)的自動(dòng)判斷,并能夠?qū)⑾嚓P(guān)結(jié)果傳輸至工作人員處,為工作流程的分析與后續(xù)操作展開提供支持;在集氣站安全防范智能化中,依托集氣站的溫度、聲音、設(shè)備運(yùn)行情況、環(huán)境信息等,向相關(guān)工作人員發(fā)出預(yù)警,促使無人值守區(qū)域安全性的提升[2]。
2.1.3 智能化氣區(qū)
在智能化氣區(qū)中,主要實(shí)現(xiàn)了兩種功能,即管網(wǎng)智能管控以及公共系統(tǒng)監(jiān)控。其中,對(duì)于管網(wǎng)智能管控來說,承擔(dān)著對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)展開智能化分析的任務(wù),并同時(shí)完成溫度檢測(cè)以及管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)差壓的監(jiān)控;對(duì)于公共系統(tǒng)監(jiān)控來說,完成了現(xiàn)場車輛、道路狀況、氣區(qū)環(huán)境的監(jiān)測(cè)與預(yù)警,并為工作決策的形成提供支持。
2.2.1 系統(tǒng)智能運(yùn)行診斷
在該模塊中,主要依托實(shí)施數(shù)據(jù)分析模型以及專家系統(tǒng),并與提前設(shè)定的數(shù)據(jù)參數(shù)對(duì)比,完成故障診斷。
2.2.2“動(dòng)態(tài)”集中受控管理
在“動(dòng)態(tài)”集中受控管理中,包括設(shè)備動(dòng)態(tài)運(yùn)行監(jiān)控、車輛動(dòng)態(tài)運(yùn)行監(jiān)控以及污水罐的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。其中,在設(shè)備動(dòng)態(tài)運(yùn)行監(jiān)控中,主要依托提前設(shè)置的參數(shù)范圍,完成現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與報(bào)警,并落實(shí)故障分析,迅速向工作人員提供故障位置、成因以及應(yīng)對(duì)策略;在車輛動(dòng)態(tài)運(yùn)行監(jiān)控中,能夠完成車輛運(yùn)行狀態(tài)的顯示、危險(xiǎn)點(diǎn)提示以及超速報(bào)警,并依托當(dāng)日車輛運(yùn)行狀態(tài)形成車輛調(diào)度意見;在污水罐的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中,不僅實(shí)現(xiàn)了污水液位的監(jiān)測(cè),還落實(shí)了油水體積動(dòng)態(tài)預(yù)警,完成油水體積計(jì)算的同時(shí)設(shè)定了合理的報(bào)警限值。
2.3.1 設(shè)備管理智能分析
在模塊中,實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行故障、備品消耗等參數(shù)的分析,并形成設(shè)備狀態(tài)信息庫,完成不同分析結(jié)果的自動(dòng)化生成。
2.3.2 工藝運(yùn)行智能分析
在工藝運(yùn)行智能分析中,包括排水采氣分析以及管網(wǎng)運(yùn)行分析。其中,在排水采氣分析中,能夠結(jié)合生產(chǎn)狀態(tài)的不同完成排水采氣策略的確定,并自動(dòng)生成排水采氣工作制度;在管網(wǎng)運(yùn)行分析中,可以依托上下游壓差、管網(wǎng)運(yùn)輸能力的計(jì)算,完成清管作業(yè)提示的自動(dòng)生成,并結(jié)合溫度等參數(shù),確定不同集氣支線的甲醇注入量(冬季,每天)。
2.3.3 生產(chǎn)動(dòng)態(tài)智能分析
在生產(chǎn)動(dòng)態(tài)智能分析中,包括氣井生產(chǎn)狀態(tài)自動(dòng)分析、氣井生產(chǎn)指標(biāo)自動(dòng)分析、生產(chǎn)管理指標(biāo)優(yōu)化分析以及單井產(chǎn)量預(yù)測(cè)。其中,在氣井生產(chǎn)狀態(tài)自動(dòng)分析中,主要實(shí)現(xiàn)了壓力運(yùn)行分析以及產(chǎn)量運(yùn)行分析;氣井生產(chǎn)指標(biāo)自動(dòng)分析主要依托開井時(shí)率、氣井降壓速率的自動(dòng)計(jì)算完成;生產(chǎn)管理指標(biāo)優(yōu)化分析的實(shí)現(xiàn)主要結(jié)合間歇井的自動(dòng)篩選以及特點(diǎn),并對(duì)比專家系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)完成;在單井產(chǎn)量預(yù)測(cè)中,主要利用單井開關(guān)井時(shí)間、數(shù)量等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)完成分析。
2.4.1 智能巡檢機(jī)器人
智能巡檢機(jī)器人的參數(shù)主要如下:外形尺寸(1200×750×900)mm;質(zhì)量300 kg;行駛速度0~0.8m/秒;爬坡角度不高于20°;運(yùn)行環(huán)境溫度為-30℃~60℃;能量來源(電池型號(hào))為磷酸鐵鋰電池36V 30Ah;控制方式為遠(yuǎn)程監(jiān)控結(jié)合自主運(yùn)行。
在實(shí)際的運(yùn)行中,智能巡檢機(jī)器人需要完成增壓站、丙烷儲(chǔ)罐、脫烴脫水裝置區(qū)等多個(gè)區(qū)域的巡檢,且需要完成至少190項(xiàng)巡檢項(xiàng)目。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),需要在采氣現(xiàn)場布設(shè)110處儀表巡檢識(shí)別任務(wù)點(diǎn),并配置至少7 處wifi 通信基站、2 處自動(dòng)開關(guān)門。實(shí)踐發(fā)現(xiàn),每臺(tái)智能巡檢機(jī)器人完成一次巡檢需要行駛2.2 km、耗時(shí)2h 39min、耗電28%~40%。
為了滿足氣田生產(chǎn)的實(shí)際需求,智能巡檢機(jī)器人必須具備以下幾種功能:圖像識(shí)別功能、設(shè)備聲音異常識(shí)別、關(guān)鍵設(shè)備巡視、對(duì)講功能、氣體濃度監(jiān)測(cè)、自動(dòng)生成診斷報(bào)告實(shí)時(shí)預(yù)警、自主充電等等[3]。其中,對(duì)于圖像識(shí)別功能來說,需要智能巡檢機(jī)器人完成可見光照片識(shí)別以及紅外熱成像照片識(shí)別;對(duì)于設(shè)備聲音異常識(shí)別來說,依托現(xiàn)場采集聲音與提前預(yù)設(shè)聲音的對(duì)比,就能夠完成運(yùn)行狀態(tài)的判斷;對(duì)于關(guān)鍵設(shè)備巡視來說,能夠結(jié)合溫度、聲音等參數(shù)的監(jiān)測(cè),完成設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)判斷;對(duì)于氣體濃度監(jiān)測(cè)來說,依托巡檢位置的氣體泄漏檢測(cè)即可完成;對(duì)于自動(dòng)生成診斷報(bào)告實(shí)時(shí)預(yù)警來說,可以結(jié)合巡檢過程中收集的數(shù)據(jù)信息自動(dòng)生成報(bào)表,一旦發(fā)現(xiàn)異常,能夠立即發(fā)出警報(bào);對(duì)于自主充電來說,當(dāng)電量達(dá)到30%及以下時(shí),智能巡檢機(jī)器人能夠自動(dòng)返回充電屋展開充電操作,并在充滿電后自行斷開充電。
2.4.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心
在建設(shè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心的過程中,需要重點(diǎn)依托云計(jì)算完成。依托實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心,能夠捕捉和采集氣田生產(chǎn)現(xiàn)場的所有數(shù)據(jù),并形成數(shù)據(jù)集合。在此基礎(chǔ)上,可以對(duì)員工在權(quán)限范圍內(nèi),隨時(shí)隨地通過計(jì)算機(jī)和移動(dòng)終端設(shè)備查看氣田生產(chǎn)中各個(gè)單點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)提供支持。結(jié)合廠級(jí)SCADA 系統(tǒng)的建立,能夠促使實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)對(duì)氣田全生產(chǎn)過程自動(dòng)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。此時(shí),需要針對(duì)各個(gè)氣田生產(chǎn)網(wǎng)分別部署2臺(tái)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器。同時(shí),還需要分別部署至少1套網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)系統(tǒng),以確保數(shù)據(jù)傳輸和生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的安全性。在此過程中,采集到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)會(huì)傳輸漢字生產(chǎn)指揮中心的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫,并實(shí)現(xiàn)匯總,為后續(xù)對(duì)數(shù)據(jù)展開調(diào)用做好準(zhǔn)備。
綜上所述,長慶第一采氣智能化建設(shè)中,實(shí)現(xiàn)了氣井、集氣站、氣區(qū)、故障診斷、設(shè)備運(yùn)行管理、生產(chǎn)狀態(tài)管理等多方面的智能化。結(jié)合智能巡檢機(jī)器人、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心的使用,提升了采氣生產(chǎn)的實(shí)際效率,保證了生產(chǎn)區(qū)域的安全性,為氣田發(fā)展注入了新生機(jī)、新活力。