戢 慧 馮小剛 賈玉庭 于東來 馬俊付

新疆油田公司 新疆吉木薩爾 831700

1 智能巡檢及控制技術(shù)的實現(xiàn)

1.1 無桿泵舉升工藝

工作人員創(chuàng)新研究出一種無桿泵舉升工藝，包括投撈電纜、永磁同步電機(jī)、間隙式螺桿泵舉升工藝。利用投撈電纜與插接頭為井下機(jī)組供電，接頭連接在油管，提前下入井內(nèi)，后期在油管中投撈電纜與插頭，插頭與接頭靈活投撈對接，實現(xiàn)抗拉傳輸一體化功能，適應(yīng)于油田各種儲層條件、原油物性、井深結(jié)構(gòu)。

配套的傳感器和動力載波技術(shù)，實時監(jiān)測泵入口壓力、溫度、震動數(shù)據(jù)，實現(xiàn)井下數(shù)據(jù)自動采集，準(zhǔn)確掌握井下工況，可以根據(jù)井下壓力傳感器的變化調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，實現(xiàn)井下閉環(huán)控制。根據(jù)油藏供液能力和地質(zhì)需求制定恒動液面和定產(chǎn)量2 種生產(chǎn)模式。提高了舉升方式的適應(yīng)性，實現(xiàn)高效平穩(wěn)運行，實現(xiàn)了單井的實時數(shù)據(jù)更新。配套的電纜加熱技術(shù)，利用“集膚效應(yīng)”，當(dāng)交流電通過加熱電纜銅芯和鋼鎧護(hù)套時，加熱電流便在鋼鎧護(hù)套的內(nèi)壁上產(chǎn)生集膚效應(yīng)，電流集中在鋼鎧護(hù)套內(nèi)壁一定深度內(nèi)流過，鋼鎧護(hù)套發(fā)熱，熱量直接傳遞給周圍流體，加熱電纜對油管內(nèi)的原油進(jìn)行加溫和磁化，將連續(xù)加熱電纜從油管內(nèi)下到結(jié)蠟點以上，達(dá)到清蠟的目的，施工簡單方便，重復(fù)利用率高，加熱電纜額定功率150kW，額定電流153A。投撈電纜、永磁同步電機(jī)、間隙式螺桿泵舉升工藝的研發(fā)減少了單井地面設(shè)備，減少了巡檢勞動量和報表抄錄量，更加安全環(huán)保。投撈電纜式電潛螺桿泵如圖1 所示。

圖1 投撈電纜式電潛螺桿泵

1.2 含水液量在線檢測技術(shù)

國內(nèi)油田集輸大多采用“油井- 計量接轉(zhuǎn)站- 聯(lián)合處理站”的二級布站模式，計量站普遍采用容積法和質(zhì)量流量計計量方式，存在著集輸流程長、建設(shè)投資高、人工計量工作量大的問題。另外單罐拉油井產(chǎn)量采用人工計量，數(shù)據(jù)錄入和巡檢工作量大，間出井容易因巡檢不及時發(fā)生溢罐事故，造成產(chǎn)量損失和環(huán)境污染。在單井在線計量技術(shù)上，只有針對抽油機(jī)井的功圖法計量技術(shù)，無桿泵舉升工藝配套的在線計量技術(shù)暫時缺乏。

大多數(shù)油田原油含水率的測定，需采油工每日取樣送至化驗室，由化驗工化驗含水率，但油田往往井?dāng)?shù)多，井距大，取樣送樣耗時長，通常一口井當(dāng)天只能送一次樣，同一口井幾天才能取一次樣，難以實現(xiàn)對油井實現(xiàn)每日取樣化驗。油田常用含水率測量為離心法和蒸餾法，含水測量值為點樣，對于不同時段含水率波動大的油井，難以獲得準(zhǔn)確的綜合含水率。另外，取樣瓶需求較大，取樣瓶用完后需要送到有資質(zhì)的處置單位處理，浪費人力物力財力。為實現(xiàn)無桿泵舉升配套的在線計量技術(shù)，減少地面集輸管線和設(shè)備，研發(fā)了工業(yè)化產(chǎn)品液量含水自動計量撬，可以實現(xiàn)24h 連續(xù)計量液量、含水。液量含水自動計量撬由自主研發(fā)的稱重式單井液量計量儀與微波含水儀組成，實時采集瞬時液量和含水，通過RTU 的程序算法，生成單井日產(chǎn)油量、日綜合含水和日產(chǎn)液量等生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并實時上傳至中控大廳，自動形成生產(chǎn)報表供日常生產(chǎn)分析使用。

傳統(tǒng)計量站使用的容積法計量技術(shù)只用于稀油計量，需要依托計量站，不適用于單井，該計量撬通過稱重式單井液量計量儀進(jìn)行液量計量，稱重法計量技術(shù)成熟，測量介質(zhì)范圍廣，氣體對測量準(zhǔn)確度影響小。計量撬上配備的微波含水儀，通過檢測微波在不同介質(zhì)中的傳播速度，通過數(shù)學(xué)模型處理，測得介質(zhì)中水的含量。檢測儀實時檢測原油經(jīng)過探頭時的水分，并且將數(shù)據(jù)發(fā)送到中控大廳，工作人員通過訪問服務(wù)器可以得到實時檢測數(shù)據(jù)，查詢歷史記錄。液量含水自動計量撬的研發(fā)，實現(xiàn)了油田集輸由二級布站模式優(yōu)化為一級布站模式，降低地面建設(shè)費用和生產(chǎn)運行成本，減少了現(xiàn)場員工巡井取樣工作量。液量含水自動計量撬如圖2 所示。

圖2 液量含水自動計量撬

1.3 注水井在線調(diào)水技術(shù)

油田常用的流量計為葉輪式流量計和磁電式流量計，但都易受水質(zhì)影響，若水中含有較多的雜物、絮狀物，則會造成葉輪式流量計的葉輪卡塞，無法正常工作，若水中含雜物或鐵離子，會附著在磁電式流量計的測量探針上，從而影響流量計正常工作。對此開展注水流量計選型研究，根據(jù)油田注水水質(zhì)情況，選擇適合水質(zhì)的電磁流量計作為單井注水流量計，電磁式流量計的測量探頭隱藏在管道壁內(nèi)測，不直接接觸介質(zhì)，不易受水質(zhì)影響，測量管道內(nèi)無阻流件，沒有附加的壓力損失，測量管道內(nèi)無可動部件，傳感器壽命較長。研發(fā)高壓流量自控儀，將電磁流量計、高壓調(diào)節(jié)閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制器集于一體，實現(xiàn)閉環(huán)計量和控制，同時具有雙向傳輸功能。高壓流量自控儀可以在流量范圍內(nèi)遠(yuǎn)程設(shè)定流量，自動調(diào)整流量，保證平穩(wěn)精確的注水，顯示直觀、結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省空間、操作方便，實現(xiàn)井口注水量準(zhǔn)確計量和遠(yuǎn)程調(diào)配水，降低現(xiàn)場人員的勞動強(qiáng)度。

1.4 控制技術(shù)

單井DCS 系統(tǒng)應(yīng)用，實現(xiàn)機(jī)采井生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸及控制，實現(xiàn)了采油井從井底到井口的智能高效的全過程生產(chǎn)管理，可以實現(xiàn)無桿泵運行狀態(tài)、生產(chǎn)動態(tài)和井場情況實時監(jiān)控。井站數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸與監(jiān)視控制系統(tǒng)，通過動態(tài)流程畫面和趨勢圖的顯示，對井、站的工藝參數(shù)、機(jī)泵運行狀態(tài)進(jìn)行集中監(jiān)控?？刂葡到y(tǒng)如圖3 所示。

圖3 控制系統(tǒng)

2 智能巡檢技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用

2.1 無桿泵舉升及配套技術(shù)的應(yīng)用

井區(qū)無桿泵舉升工藝?yán)塾嫅?yīng)用236 井次，實現(xiàn)單井?dāng)?shù)據(jù)上傳的遠(yuǎn)程控制的功能，將單井能耗降低了40%，同時滿足了油田少人、高效的開發(fā)模式。電纜加熱清防蠟確保機(jī)組運行平穩(wěn)，降低轉(zhuǎn)速加熱后出口液體溫度達(dá)到70℃，相對于常規(guī)熱洗效率更高，費用更低。已設(shè)置37 口油井閉環(huán)控制，其中，33 口油井實現(xiàn)智能啟停（泵吸入口壓力低于設(shè)定低值自動停機(jī)，待壓力恢復(fù)至設(shè)定高值自動開機(jī)）；另外4 口油井實現(xiàn)恒定液面生產(chǎn)，減少人力勞動，實現(xiàn)精準(zhǔn)啟停生產(chǎn)。避免了液面低時巡檢不及時導(dǎo)致泵干抽，甚至泵損壞，延長了無桿泵的使用壽命，噸液耗電降低1.39kWh。電纜加熱清蠟與熱洗清蠟運行天數(shù)如圖4 所示。

圖4 電纜加熱清蠟與熱洗清蠟運行天數(shù)

2.2 含水液量在線檢測技術(shù)的應(yīng)用

井區(qū)應(yīng)用液量含水自動計量橇39 套，計量誤差均滿足《Q/ SY06002.2- 2016 油氣田地面工程油氣集輸處理工藝設(shè)計規(guī)范》中誤差≤±10%的要求，含水率測量誤差≤±5%。含水液量在線檢測技術(shù)的應(yīng)用簡化了地面集輸工藝，降低了建設(shè)成本和集輸能耗。解決了邊遠(yuǎn)井計量的難題，降低了巡井、取樣、化驗人員數(shù)量，達(dá)到減員增效的目的。含水液量在線檢測情況如表1 所示。

表1 含水液量在線檢測情況

2.3 注水井在線調(diào)水技術(shù)的應(yīng)用

應(yīng)用適合井區(qū)水質(zhì)的高壓自控流量儀，實現(xiàn)在線計量，遠(yuǎn)程調(diào)水，有效解決了注水井欠注問題，聯(lián)合站和井口水量輸差減小到4.8%，低壓系統(tǒng)壓力上升到18.0MPa 以上，欠注井由37 口減小到12 口，25 口井恢復(fù)注水。同時減少了注水井巡檢調(diào)水工作，實現(xiàn)了注水井智能巡檢。

3 結(jié)語

研究出一種油田智能巡檢及控制技術(shù)，從前端單井到后端控制指揮大廳，實現(xiàn)了至下而上，數(shù)據(jù)公開透明，實時查詢，智能控制的功能。無桿泵舉升技術(shù)的應(yīng)用，減少設(shè)備維護(hù)工作量90%，節(jié)能效果30%～50%，消除設(shè)備安全風(fēng)險99%，消除環(huán)保風(fēng)險99%，取消現(xiàn)場計量工作100%，取消現(xiàn)場取樣工作100%，取消化驗含水工作100%，減少勞動用工大于50%，實現(xiàn)實時監(jiān)測、故障巡檢，減少巡檢工作量大于50%，投資按8 年折舊計算，單井生產(chǎn)運行成本每年節(jié)約9.22 萬元/ 井次。

油田智能巡檢及控制技術(shù)的應(yīng)用，通過將現(xiàn)場設(shè)備與信息自動化建設(shè)緊密結(jié)合，合理搭配信息化建設(shè)的各項功能設(shè)置，實現(xiàn)了對所轄采油井及設(shè)備的工藝參數(shù)的采集與控制，通過智能化的運行管理，實現(xiàn)了“無人值守、故障巡井”，人員數(shù)量在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行了縮減，顯著提高了人力資源配置效率。節(jié)約了站場運行管理難度及費用，達(dá)到了減員增效和降低安全環(huán)保風(fēng)險的目的，實現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)、高效、綠色、智能的采油目標(biāo)。