自动化系统在火驱生产中的应用

摘要：随着油田开采技术的不断提升，油田开采效率也大大提高，特别是自動化系统已被广泛应用于油田的生产、管理和建设当中，为油田合理规划发展提供了重要保障和技术支撑。对火驱自动化系统优化前、后的应用情况进行介绍，并重点围绕单井自动化系统、站区数字化监控等应用效果做了对比分析。通过对比分析得出优化后，油田生产的工作效率在很大程度上得到了提高，大大降低了现场员工的安全风险，有效地减少了对人力物力的投入，强化了油田的管理效力。

关键词：火驱；自动化系统；优化改造；效果评价

Application of automatic system in Fire Flooding

ZHU Wenguang

（CNPC Xinjiang Oilfield Company，Karamay Xinjiang 834000，China）

Abstract：As the extracting techniques of oil-field continuously promoting，the extracting efficiency is also improved.Especially the automatic system is already applied to production，management and construction of oil-field，and providing important technical assistance and reasonable programming development.Onto the circumstances of automatic systems optimization，analysing the effect of applying to the automatic system of oil well and the digital monitoring system of oil-field.The analysis shows that the work efficiency is improved by automatic systems optimization，and reduced employee's safety risk and the cost，and also enhanced the management effectiveness of oil-field.

Key words：Fire Flooding；automatic system；optimization；evaluate effect新疆油田红浅1井区火驱先导试验区是热力开采稠油油藏在吞吐后期为改善开发效果和提高采收率而开展的一项重大试验。随着火驱油层时间的推进，在长期高温下运行，造成油井管外窜槽，油区出现有硫化氢等有毒有害气体渗出，造成安全隐患；火驱现场生产情况较不稳定，各生产参数经常出现较大变化[1]，以往对生产数据的采集依靠人工巡井抄录的方式，工作量大，对运行数据无法进行实时跟踪、实时调控，导致油井措施不及时，机采效率也一直保持在较低水平。

火驱自动化系统建设，让油井各项参数得到及时录取 [2][3][4][5]，优化人力、物力等资源配置，同时降低了硫化氢等有毒有害气体造成的安全隐患，保障现场工作人员的人身安全[6][7][8]。自动化优化改造将井区注气计量系统、脱硫系统、产量计量系统、大罐监控系统、地层温度监测系统等重要数据实现集中监控，对整个试验区的开采研究和工艺优化等方面具有重要意义。

1前期概况

1.1配气间

试验区共有3座配气间，承担着13口注气井的气量注入与调控任务。配气间中每条注气管线上加装有流量计、温度传感器以及压力传感器，将每口注气井的参数就地传输至所属配气间的显示屏中。为录取注气运行参数，员工须到现场对各参数进行抄录，再将数据录入报表。无法实现对注气运行情况进行实时监控；对注气过程中异常情况不能及时发现与处理。

1.2单井生产调控

通过对火驱产出气组分的检测，其中含有硫化氢、一氧化碳等有毒有害气体。为保障油区生产安全，生产井采用油气分输工艺。井口引出三条管线：集油线、集气线、蒸汽引效线。

图1 单井地面流程

Fig.1 Surface process flow of oil well

单井生产参数的录取，通过人工巡井抄录进行，对于在生产过程中出现的问题（如负荷过重、皮带断脱、停机等故障）得不到及时发现与处理；无法进行实时跟踪。

1.3计量站

火驱计量站承担着试验区产液油气分离、单井计量、综合计量、产气脱硫处理的任务。中控室设置于计量站区域内，试验区产出油气汇集于计量站，存在有毒有害油气泄漏风险，造成安全隐患。

1.4视频监控

油区共有视频监控8台，注气站4台，均采用枪机式摄像机，图像分辨率较小，较为模糊，在运行过程中长期处于旋转巡查状态，易导致设备机械故障，期间检修工作量大。

2自动化系统建设

2.1单井自动化

对试验区35口生产井安装油井故障智能诊断和自动调参系统，可实现油井井口油管温度、油管压力、载荷功图、功率功图、电机功率、电流、运行频率等数据的自动采集，并进行自动调参，自动诊断故障，提出相应措施建议，可将生产据形成报表及变化趋势曲线。

图2 油井设备分布概况

Fig.2 The distribution of well equipment

2.1.1油井智能控制系统

单井数据采集设备由油井智能控制器、温度传感器、载荷传感器、角位移传感器、压力变送器组成，实现一个稳定、可靠的数据监控、录取系统。通过智能控制柜读取各仪表参数，绘制出油井载荷功图，控制柜输出电流功图和功率图等，并实现远传。

2.2视频监控

试验区新增8台高清数字摄像机，共分为4个机组，每组共安装有2台球机式摄像机，采用光纤传输方式监控范围覆盖整个油区。

2.3注气计量

新建三套注气计量系统，分别安装在3座配气间内。实现对各注气井的流量、压力、温度监测，根据采集到的流量数据生成单井注注气日报和月报。

2.4中控数据传输

将位于计量站内的中控室进行改迁，并将各子系统汇总至此。降低了因油气泄露造成的安全隐患，实现了集中监控。将现场各生产参数信息远传至市区办公区，实现足不出户，远程跟踪。

3自动化系统应用效果评价

3.1单井自动化

以往单井数据全部依靠人工巡检抄录方式进行，对生产数据无法实现实时监测。如今，单井故障智能诊断和自动调参系统在实现油井数据自动采集的同时，对运行状况可实时监控，并对油井故障进行智能诊断，对运行参数进行实时调节，提高油井管理效率。

3.1.1油井故障智能诊断

在实现数据采集的同时，对数据进行分析处理，根据参数变化对油井进行诊断及故障报警，并提出相应的措施建议，提高了油井故障发现和处理效率；当系统收集足够的油井数据时，会对油井进行统计分析，分析油井整体生产趋势，系统会根据油井参数、曲线变化对抽油机运行进行相应参数调节，使运行与地层供液能力相平衡，达到最佳的工作状态。2017年11月10日 h1363系统判断游动阀漏失。

诊断依据：根据所测示功图，上冲程时泵内压力降低，活塞两端产生压差使活塞上面的液体经排出部分不严密的地方漏到活塞下部的工作筒内，由于漏失到活塞下部的液体有向上的顶托作用，悬点载荷不能及时上升到最大值，加载缓慢。直到活塞上行速度大于漏失速度时悬点载荷才达到最大。通过对该井进行检泵作业，其游动凡尔表面出现锈蚀，引起坐封不严，导致漏失。2017年10月14日诊断hH020为气体影响。

诊断依据：根据所测示功图，上冲程开始后，泵内压力因气体膨胀而不能很快降低，使固定凡尔打开之后，加载缓慢，下冲程时气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，使游动凡尔滞后打开，卸载变慢，示功图右下角呈“刀把形”。井口表现为气大，将该井套管闸门开大，随后生產正常，表现为井口见液，示功图饱满。

例3：2017年10月22日诊断hH017为固定凡尔漏失。

诊断依据：根据所测示功图，下冲程开始泵内压力不能及时提高，而延缓了卸载过程，游动凡尔此时也不能及时打开，当活塞速度大于漏失速度后，泵内压力提高到大于液柱压力，将游动凡尔打开卸去液柱载荷，下冲程后半冲程因活塞速度减小，当小于漏失速度时，泵内压力降低使游动凡尔提前关闭，悬点提前加载。通过对该井进行检泵作业，其固定凡尔表面附着一层较厚锈蚀，引起坐封不严，导致固定凡尔漏失。

3.1.2油井自动调参

油井控制系统具备自动调整抽油机冲次，及上、下冲程速度比的功能，可根据油井井况变化，对油井抽油机进行调控，使抽油机运行与油井原油黏度和油井供液能力相匹配，达到供排比平衡的目的。

油井自动调参技术改变传统以载荷功图为依据对油井工况进行判断后，再进行调整参数的固定思路，它全部以电参数为依据对稠油井进行参数调节，摆脱了对载荷传感器的依赖，使调参系统的稳定性和可靠性大幅度提升。

3.2自动化监控系统效果评价

3.2.1视频监控系统

试验区新增视频监控装置8台，整合原有6台视频探头，实现试验区全覆盖。新增视频报警识别系统，自动检测各种独立或联合进入井区的人或者交通工具，并提供方便的录像检索、查询手段，保障油区监控正常运行。

3.2.2各监测系统优化整合

以往试验区各个子系统监测较为分散，数据录取滞后，对整个试验区的工艺优化造成一定制约。建立集中监控系统，为整个试验区系统运行数据进行动态分析研究，给整个火驱自动化监控系统深入优化提供了良好的数据平台。

3.2.3工作量对比分析

自动化优化改造以来，各井的运行参数实现实时监控，可将获得的运行数据自动按要求汇成各类电子版报表。很大程度上降低了员工在数据录取方面的劳动强度及物力消耗。2016—2017年度对比情况如下。

经对比分析，自动化改造后员工巡检工作量下降了43%；各类纸质报表用量减少了97%。

4结论

（1）自动化优化改造实现了对试验区生产状况（各系统参数）远程实时监控，提高系统调查及处理故障的效率，保障油区生产安全平稳运行；问题得以及时发现、分析和处理，提高管理效率。

（2）建立火驱先导试验区系统数据库，在自动化建设、工艺优化、油藏分析研究等方面提供了强有力的技术支撑，提高管理者制定决策的科学性与正确性，保证试验区合理开采以及实现科学管理的目的。现场员工的安全风险大大降低。劳动强度得到大幅度降低，生产效率得到提高。

（3）针对因电力问题停井时（单井、区块性停机），油井恢复生产需要大量人力配合。因此，建议在应对此类型停井问题时，开发出具有可远程恢复生产的功能，既可自动恢复，也可远程一键操作。

参考文献：

[1]张方礼.火烧油层技术综述[J].特种油气藏，2011，18（6）：1-4.

[2]陈新发，曾颖，李清辉.数字油田建设与实践：新疆油田信息化建设[M].石油工业出版社，2008.

[3]高志亮等.数字油田在中国—理论，实践与发展[M].科学出版社出版，2011（10）.

[4]纪红.数字油田生产管理系统的建设[J].石油规划设计，2011，22（6）：5-8.

[5]吴学庆.数字化技术在油田生产中的应用与发展探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2013，08：104-105.

[6]王泽征，李艳涛，田妮娅.油田自动化系统中油井监控技术的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2011（06）.

[7]陈晓芳，蔡小庆，宋晓华，王凌.油田生产自动化技术的应用.油气田地面工程，2014年02期.

[8]丁阳，陶荣德，曹海伟.浅谈安全环保管理中油田数字化的建设[J].中国石油和化工标准与质量，2012，16（08）：614-615.

作者简介：

朱文光，男（1988-），2011年7月毕业于中国石油大学（华东）石油工程专业，

工程师，目前主要从事油气田开发工作。

基金项目：

国家科技重大专项“火烧驱油技术研究与应用”（2011ZX05012-002）