祖智慧

近幾年，油田在“完善生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)，加快數(shù)字油田”方針的指導(dǎo)下，堅(jiān)持業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)，加快推動(dòng)了夢(mèng)想云頂層設(shè)計(jì)“22162”藍(lán)圖落地。同時(shí)以勘探開發(fā)和生產(chǎn)運(yùn)行為核心，著重推進(jìn)了信息支撐環(huán)境、數(shù)據(jù)湖、物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)安全體系等系統(tǒng)建設(shè)，有效提升了采油作業(yè)區(qū)井間站線智能化水平?；诖耍M(jìn)一步探究智能技術(shù)在智能化采油作業(yè)區(qū)的應(yīng)用就具有非常重要的意義。

一、智能化采油作業(yè)區(qū)建設(shè)目標(biāo)

根據(jù)采油廠現(xiàn)有軟件資源與硬件資源應(yīng)用情況，整合采油廠當(dāng)前采油作業(yè)信息管理系統(tǒng)，搭建一套面向采油作業(yè)整個(gè)生產(chǎn)過程的管理平臺(tái)，消除采油作業(yè)生產(chǎn)問題協(xié)調(diào)解決壁壘，提高采油作業(yè)時(shí)效性，滿足全生產(chǎn)過程高效率安全運(yùn)作的要求。同時(shí)根據(jù)采油廠實(shí)際情況，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將現(xiàn)有智能技術(shù)集成，同步提高全作業(yè)生產(chǎn)過程管理系統(tǒng)功能性、針對(duì)性，達(dá)成基礎(chǔ)采油數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、更新目標(biāo)，結(jié)合生產(chǎn)效果智能化考核、資源優(yōu)化調(diào)度功能模塊的配置，進(jìn)一步提高采油作業(yè)區(qū)生產(chǎn)效益。

二、智能化采油作業(yè)區(qū)建設(shè)可用智能技術(shù)

（一）電泵智能氣舉管柱

電泵智能氣舉管柱工藝是智能化電泵氣舉實(shí)現(xiàn)的保障，包括液流換向閥、電潛泵、智能氣舉閥幾個(gè)硬件設(shè)備。其中液流換向閥主要安裝在電潛泵端，在管柱上方則進(jìn)行了智能氣舉閥、檢測(cè)設(shè)備的設(shè)置，通過這一管柱可以實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)生產(chǎn)，平衡地層氣、注入氣，實(shí)現(xiàn)能量平衡模式的舉升開采。與此同時(shí)，智能氣舉閥可以根據(jù)特定環(huán)境流量、壓力、溫度等因子，開展進(jìn)氣量的擬合式精準(zhǔn)調(diào)控以及預(yù)先估測(cè)式標(biāo)定，在無額外電力能源支持的情況下實(shí)時(shí)評(píng)測(cè)固定部件質(zhì)量?jī)?yōu)劣。在這個(gè)基礎(chǔ)上，匹配多重可估測(cè)物理量，并根據(jù)匹配情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證井下泵體工況、延伸性參數(shù)無誤差，保證系統(tǒng)平穩(wěn)化運(yùn)轉(zhuǎn)。

以氣舉耦合舉升管柱為例，該管柱可以利用氣舉優(yōu)勢(shì)，動(dòng)態(tài)調(diào)控電潛泵能量損耗，順利采出井下液。同時(shí)利用生產(chǎn)滑套，進(jìn)行油層、氣層的控制。比如，在地層壓力足夠時(shí)，自動(dòng)打開油層裝置并閉合氣層生產(chǎn)滑套，此時(shí)產(chǎn)出氣可以經(jīng)油套環(huán)空頂開智能氣舉閥，并局部進(jìn)入油管內(nèi)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)出液到地面；而在地層壓力不足時(shí)，傳感器可以收集、核算現(xiàn)有物理量，指揮電潛泵運(yùn)作，補(bǔ)充不足壓力，為井液舉升開采提供支持。

（二）井下多參數(shù)監(jiān)測(cè)

數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、傳輸是智能化采油作業(yè)區(qū)順利運(yùn)作的前提，此時(shí)，就需要利用井下多參數(shù)監(jiān)測(cè)工藝，經(jīng)井下多參數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備連接潛油電泵機(jī)械端、傳輸端，進(jìn)行復(fù)雜環(huán)境下多重井下情況全時(shí)間段相應(yīng)可檢測(cè)物理量的持續(xù)采集、傳輸、處理。比如，機(jī)械振動(dòng)、電機(jī)溫度、電機(jī)功率、入口壓力、出口壓力等。地面工作人員可以根據(jù)工作參數(shù)進(jìn)行電潛泵采油工作頻次調(diào)整，輔助生產(chǎn)決策。

以潛油電泵井下監(jiān)測(cè)儀為例，其主要包括測(cè)試杯（放置功能電路）、電力資源供應(yīng)裝置、無線模塊、濾波裝置（變頻消壓器）、上下接頭、外筒幾個(gè)元件。其中測(cè)試杯主要運(yùn)用了MCU微控制器以及配套軟構(gòu)件，可以擬合多階段井下傳輸電流信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量化數(shù)據(jù)；電力資源供應(yīng)裝置可以直接與電潛泵動(dòng)力端頭相連，配合經(jīng)地面引入的三相星點(diǎn)等勢(shì)備用電源，可以在獲取信號(hào)的第一時(shí)間經(jīng)電信號(hào)轉(zhuǎn)換運(yùn)用電流環(huán)閉合回路，實(shí)現(xiàn)以三相鎧裝電纜金屬鎧皮為樞紐的數(shù)據(jù)交互，滿足部件最少情況下的多參數(shù)監(jiān)測(cè)以及計(jì)算機(jī)精準(zhǔn)分析；無線模塊則負(fù)責(zé)與潛液泵電機(jī)端三相繞組協(xié)同構(gòu)成三相星點(diǎn)勢(shì)位，保障電纜斷裂后數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸；濾波裝置的設(shè)置可以有效消除源于電潛泵電力資源供應(yīng)端口三相異步電機(jī)變頻運(yùn)行階段產(chǎn)生的高次諧波、共模電壓；在井下電機(jī)底部安裝了細(xì)節(jié)上接頭，下接頭則需要與扶正器等附屬裝置連接。

三、智能化采油作業(yè)區(qū)智能技術(shù)的集成應(yīng)用

（一）應(yīng)用環(huán)境

根據(jù)智能化采油作業(yè)區(qū)建設(shè)運(yùn)營(yíng)需求，利用C#語言、ASP.net、Dreamweaver，在HTTP請(qǐng)求文檔時(shí)，進(jìn)行后臺(tái)數(shù)據(jù)處理程序以及動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁編寫。同時(shí)在Oracle 11g數(shù)據(jù)庫上，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫管理平臺(tái)及相應(yīng)數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。

（二）體系結(jié)構(gòu)

智能化采油作業(yè)區(qū)選擇Browser/Server（瀏覽器/服務(wù)器）架構(gòu)，包括數(shù)據(jù)庫、瀏覽器、服務(wù)器幾個(gè)層級(jí)，生產(chǎn)者僅需登錄計(jì)算機(jī)客戶端瀏覽器就可以運(yùn)行軟件，并在各自權(quán)限內(nèi)進(jìn)行不同子模塊數(shù)據(jù)的修改、訪問、共享、維護(hù)。

為了從根本上解決采油廠各部門管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源調(diào)度及共享不及時(shí)的問題，系統(tǒng)可以從提高生產(chǎn)過程時(shí)效性入手，以權(quán)限授予的形式，允許多部門系統(tǒng)之間開展信息共享。配合嵌入式智能優(yōu)化算法，優(yōu)化調(diào)度生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃并進(jìn)行報(bào)表的自動(dòng)匯總。

（三）模塊匹配

為了實(shí)現(xiàn)智能化采油作業(yè)區(qū)智能技術(shù)的有效應(yīng)用，可以根據(jù)當(dāng)前智能化采油作業(yè)區(qū)生產(chǎn)管理需求，進(jìn)行若干個(gè)功能模塊的匹配。比如，面對(duì)采油作業(yè)全過程信息采集與監(jiān)控需求，可以貫徹各部門工作透明、事前監(jiān)督與事后追溯統(tǒng)籌的目的，集成作業(yè)區(qū)部門信息模塊，提高部門數(shù)據(jù)共享、資源調(diào)度效率。具體模塊涉及了物料管理模塊、作業(yè)準(zhǔn)備與運(yùn)行管理模塊、資源點(diǎn)信息管理模塊、車輛管理模塊等。其中物料管理模塊負(fù)責(zé)物料發(fā)放、物料匯總查詢、物料入庫、物料修復(fù)、物料回收、油管抽油桿設(shè)計(jì)單、單井施工用料單等信息管理。同時(shí)根據(jù)歷史同期數(shù)據(jù)、現(xiàn)實(shí)應(yīng)用情況，自動(dòng)判斷井場(chǎng)與物料庫存，自動(dòng)匯總新物料申請(qǐng)、庫存數(shù)據(jù)、急用料計(jì)劃，結(jié)合生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，預(yù)先鎖定所需物料到對(duì)應(yīng)部門，實(shí)現(xiàn)基于采油作業(yè)緊急程度的資源智能化安排；作業(yè)準(zhǔn)備與運(yùn)行管理模塊則負(fù)責(zé)作業(yè)日?qǐng)?bào)、作業(yè)井生命長(zhǎng)度、作業(yè)調(diào)度、作業(yè)考核管理以及數(shù)據(jù)一次錄入多部門共用；資源點(diǎn)信息管理模塊主要負(fù)責(zé)污水點(diǎn)信息采集與查詢、熱水點(diǎn)信息采集與查詢、鹵水點(diǎn)信息采集與查詢，以及一定時(shí)間內(nèi)資源利用率自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、作業(yè)質(zhì)量間接監(jiān)督，避免車輛空跑導(dǎo)致的職工人身風(fēng)險(xiǎn)；車輛管理模塊負(fù)責(zé)在車載錄像機(jī)支持下，進(jìn)行車輛位置確定、警報(bào)發(fā)布、監(jiān)督控制、事后剖析，并集成廠區(qū)現(xiàn)有GIS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛信息到廠區(qū)服務(wù)器的實(shí)時(shí)傳送，解決行駛階段存在的管理盲區(qū)。在這個(gè)基礎(chǔ)上，嵌入以智能遺傳算法、聚類分析為基礎(chǔ)的特車優(yōu)化調(diào)度方法，進(jìn)行作業(yè)車輛的最優(yōu)調(diào)度。

再如，面對(duì)采油時(shí)效管理需求，可以從壓縮各工序銜接時(shí)等待時(shí)間入手，依托現(xiàn)有部門間日常運(yùn)作機(jī)制，進(jìn)行作業(yè)流程跟蹤體系規(guī)則的設(shè)置，將作業(yè)時(shí)效性評(píng)價(jià)、作業(yè)流程銜接、作業(yè)進(jìn)度評(píng)價(jià)有機(jī)集成。其中作業(yè)流程銜接提醒主要面對(duì)部門之間，以類別劃分的形式，進(jìn)行不同部門完成工作時(shí)間、返工情況對(duì)比，及時(shí)提醒下一個(gè)環(huán)節(jié)部門完成作業(yè)；作業(yè)時(shí)效性評(píng)價(jià)則是針對(duì)已經(jīng)完成的作業(yè)，從單井作業(yè)流程追溯、作業(yè)效果評(píng)價(jià)、水井作業(yè)效果管理等方面，開展時(shí)效性匯總。并結(jié)合既定時(shí)效管理方案，開展分作業(yè)隊(duì)伍種類、分管理區(qū)作業(yè)量的效率評(píng)價(jià)，了解各作業(yè)隊(duì)伍、管理區(qū)采油工作中存在的問題，集中輸入采油井日生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫內(nèi)，為后續(xù)作業(yè)生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化提供充足數(shù)據(jù)支持。在這個(gè)基礎(chǔ)上，將潛油電泵井下監(jiān)測(cè)等多參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置與手持終端識(shí)別碼設(shè)備有機(jī)整合，面向油管入庫、使用、發(fā)放、回收、維修、報(bào)廢整個(gè)生命流程，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、管理，落實(shí)采油作業(yè)區(qū)分年限、等壽命精細(xì)化管理方針。

四、結(jié)語

綜上所述，智能技術(shù)在智能化采油作業(yè)區(qū)的應(yīng)用，可以推動(dòng)生產(chǎn)診斷智能化、集輸管理自動(dòng)化，在有效降低生產(chǎn)勞作強(qiáng)度的同時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不正常井，提高生產(chǎn)時(shí)率。當(dāng)前可用于智能化采油作業(yè)區(qū)建設(shè)的智能技術(shù)主要有電泵智能氣舉管柱工藝、井下多參數(shù)監(jiān)測(cè)工藝、物聯(lián)網(wǎng)以及其他相關(guān)工藝，廠區(qū)可以依托夢(mèng)想云，持續(xù)推進(jìn)智能技術(shù)的集成應(yīng)用，加快建設(shè)智能中心，全力奔向智能化，提高采油作業(yè)效率。

作者單位：大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠信息中心