油田单井数字化建设方案与智能化发展方向探讨

高俊

摘 要：物联网建设以“低成本、重实效”为目标，通过物联网的实施在单井、计量间实现远程监测，重点区域实现实时监控，在中转站、联合站实现生产集中监控，重要流程实现自动控制。由于厂辖区地广井稀，信息化基础薄弱，既有集中采集的油区，又有零星分布的小型生产单元，生产管理难度大，是可以通过物联网应用来提高劳动效率、降低劳动强度、优化劳动用工、降低安全环保风险、提高生产管理水平。基于此，本文主要对油田单井数字化建设方案与智能化发展方向进行分析探讨。

关键词：油田单井;数字化建设方案;智能化发展;方向探讨

1 前言

单井生产管理是油气生产管理系统的最前端，在数字化建设和智能化建设方面都起着至关重要的作用。克拉玛依油田多数井区都存在含硫量高、点多面广人手少、农田散落分布的特点，从而导致值班人员井区巡检不完全、故障处理及生产调整不及时、电机烧毁、人员中毒等问题产生，直接影响油田生产，而数字化单井的建设能很好地解决这些难题。车排子井区是新疆油田数字化建设示范区，文中介绍了一套针对该区24口单井的数字化建设方案。

2 系统概述

数字化单井生产管理系统主要由远程终端控制系统RTU（RemoteTerminalUnit）、网络视频监控子系统IPVS（IPVideoSurveillance）、光纤及无线网桥数据传输网络、组态及Web网络数据发布等组成。系统构建遵循“实用、开放、稳定、可扩展、易维护”的原则。系统架构如图1所示。井区共计24口采油井、3个撬装站。单井最大距离不超过2.5km，所需远传井区之间（车60至车2）最大距离18km。抽油机井场安装RTU，完成井口数据采集、抽油机启停控制;同时完成监控中心指令接收，并按照监控中心指令回传采集的数据与执行启停抽油机的指令2号撬装站安装无线网桥中心端设备中转所辖抽油机数据通信，同时配置数据采集与监视控制系统（SCADA）前端通信处理器完成对油井井场数据巡检指令的下达、井场RTU发送数据的接收、油井启停控制指令的下达与执行效果显示以及单井产量计量指令的发送等。

2.1 数据采集遥测系统

井场数据采集与控制核心为现场仪表及RTU机箱。现场仪表采集固定载荷、角位移、压力、温度、H2S体积分数等参数;RTU机箱主要包括RTU模块、无线网桥、电机监控模块等。与常用的可编程控制器（PLC）相比，RTU具有更加优良的通信能力和更大的存储容量，集成程度高、稳定可靠，适用于更恶劣的温度和湿度环境，提供更多的计算功能，可以方便使用于油井遥测、计量间、注水间自动化等项目。近年来RTU产品在石油天然气、水利、电力调度、市政调度等行业SCADA系统中广泛应用。该项目数据采集遥测系统RTU模块具有以下特点：①内部优先执行中心指令（如对表、启停抽油机、下载程序等），可连续侦听并根据指令发送数据，反复采集功图、油压、电机电流/功率等参数;②历史数据容量大，可以存储1000组示功图数据（单独采集功图时）;③将CPU、模拟量输入、开关量输入、开关量输出、通信口等高度集成，保证RTU模块稳定可靠运行。

2.2 视频监控系统

通过光纤及无线网桥通信传输结合IPVS可实时监控每口单井生产状况。每口单井安装1台固定式摄像机监视单井工作状态;3个撬装站附近安装3台一体化云台摄像机，云台连续360℃旋转最大可俯视整个井区，可实现变速功能。现场录像保存时长为1星期，具有视频查询、回放、导出功能。现场与中控室之间可实现双向语音通话和无人值守时的自动巡航等。

3 单井智能化

新疆油田2008年率先在全国建成“数字油田”后，又在全球范围内提出“智能油田”的概念并大力实施。“智能油田”的特点：信息动态化、自动操作、数据分析深入、信息应用主動。“智能油田”与“数字油田”具有一致的建设目标，“智能油田”是“数字油田”的高级阶段。分析未来地面生产管理系统的智能化发展，主要应集中在以下几方面：①高精度的智能仪表和基于ARM技术的移动数据终端（目前国外如Honeywell公司已有相关技术及产品），解决数据采集的真实准确和及时性问题;②结合云计算及大数据技术，研发更先进的数据分析管理系统进而构建专家知识库，核心功能包括数据标准化建设、故障预警。

4 结语

该系统可实现的核心功能包括井区自动巡检以及重点井连续监测;采集油井参数，包括示功图、冲次、主管压力、套压、井口油温等;远程控制，自动间抽及定时启抽;远程工况监测，包括抽油机运转状况、电机工作状况、遥测系统工作状况等;视频监控和记录;故障报警，遥测系统通信不成功，主机故障，仪表故障，抽油机停机，电机空转，抽油杆断杆，泵效低，漏失，碰泵，供液不足，油井井口压力变化异常等;报表生成及打印等。系统涵盖了单井数字化的主要内容，功能全面，很好地解决了单井自动化生产问题，随着智能化建设的推进必将使油田单井生产管理更加安全高效。

参考文献：

[1]任明强，王瑾荣.无线数据传输在石油勘探开发监控系统中的应用[J].石油化工自动化，2012，48（01）：60-62.