智能平台在油田节能管理中的应用

段学彬（庆新油田开发有限责任公司）

1 智能油田建设概况

Q油田自1999年投入开发，先后经历弹性开采大罐拉油阶段、注水开发管网集输阶段，目前进入到智能化管理运行阶段。

根据实际情况，解决实际问题，Q油田在油水井生产方面已经探索出了自己的应用之路。以信息化物联网、大数据技术为技术载体，以油田智能化建设为依托，促进油田生产各项业务、技术与信息技术的深度融合，实现油田提档升级、管理创新、提质增效。经过几年的建设维护，目前智能化在油水井生产方面主要实现的功能有如下几个方面：

1）油井主要采集参数（表1）有电参、力参以及部分井视频监控几个方面，能够对现场油井的电流、电压、冲程、冲速功图等数据进行实施采集并存储，具有抽油机井远程监控、阈值报警及远程启停功能。通过数字化设备及智能平台应用，油田取消了每天测电流、每月测示功图和动液面等工作，巡井周期由原来的每天2次延长至7天1次。大大降低员工工作量，岗位员工减少18人，人均管井数由原来的20口增加至65口[1]。

表1 抽油机井现场采集参数

2）水井能够自动采集存储水井油压、瞬时水量与水表读数几个参数，能够实现水井监控及恒流注水等功能。集油配注间减少4张电子报表，实现远程监控，无人值守，减少集配间岗位员工24人。

3）根据每天自动采集的生产数据，智能化系统能够自动生成生产班报表，实现与A2对接与上传。

2 智能化在油田机采节能中的应用

2.1 缩短问题井发现周期，减少无效运行

通过智能化应用监测的及时性，观察抽油井的工作状态，应用泵况预警，及时发现泵况问题，减少作业时率影响。同时通过预警，减少了巡查时间，提高了工作效率。在管理上实现了从发现→核实→作业→开井的闭环管理，有效保证作业质量，较少返工率。

通过现场与iwell结合，工况管理水平有了较大提高，分析原因更具体，影响作业时率明显减少，检泵周期1 000天以上，减少了抽油机的无效运行，提高了油田开发和生产管理水平。

图1中Q11-01井在7月18日显示泵况不好，载荷比1.09，最小载荷上升，平台推送抽油杆断，检泵证实为上凡尔罩断；Q11-02井于3月18日显示泵不能正常工作，判断为杆断，作业证实第96根抽油杆公扣断；Q11-03井于3月10日发现问题，取样不出液，从功图判断为断脱，作业检泵后证实为游动凡尔严重漏失。

图1 Q11-01井、Q11-02井及Q11-03井示功图变化

通过智能化平台能够对不正常运行的油井及时发现，提高油井有效生产时率，提高系统效率，降低机采井采液单耗。

三年来，油井时率和利用率不断提高（表2），双率保持在95%以上，有效保证了生产的运行。

2.2 辅助调参分析、加强间抽管理、控制油井在合理沉没度运行

根据大密度示功图资料，能够及时判断抽油泵是否在合理沉没度范围内[2]。

表2 时率、利用率统计

1）针对供液不足的井，及时下调生产参数，减少无效抽汲，起到节能降耗及延长检泵周期的目的。从图2上看，3口井均呈不同程度的供液不足，通过及时调参，最短时间内恢复抽油泵在正常状态下工作，节省了电能，也减少了泵的不正常运行时间，从而也减小了泵的损坏速率，延长检泵周期。

图2 Q11-04井、Q11-05井及Q11-06井示功图变化

2）对沉没度较大的井及时调大生产参数，起到产量挖潜的作用。对于有些测不出液面的井，在产量紧张时，可以依据功图，对功图正常的油井进行调大生产参数，以最大限度挖掘油井潜力。

3）平台能够实现油井间抽的智能推送，达到油井最小影响产量和最大间抽时间的合理匹配。同时根据油井运行参数曲线，能够很好地监督油井间抽的执行情况。打开油井动态数据，就能够很清晰地看出油井在不同时间的运行状态。

无论是上调参、下调参还是油井间抽，都能对油井保持合理沉没度[3]，在挖掘产量和节能降耗方面起到很好的作用，智能化系统能够在该方面的研究与管理上提供数据支持。

由表3可以看出，随着生产井数的增加，沉没度适中井所占比例也在增加，呈现出数量和质量的双重上升。

表3 连续3年沉没度对比

2.3 辅助洗井加药管理，加强油井平稳运行

在油井机采管理中，油井加药洗井的主要目的即为降低载荷比，依靠智能化油田的实时性，可以判断出油井是否结蜡及结蜡的程度，对于载荷比高的井自动推送加药或者洗井措施，减少卡井的发生，提高油井的时率。

进行加药监督管理时，从智能化载荷曲线数据可以分析油井加药执行情况，多数油井在好的加药制度下能够平稳运行，如出现载荷曲线异常波动则可以考虑加药是否按时执行，也有部分井会在一个加药周期内载荷随时间出现规律性的变化，均能够用来进行加药监督。

Q11-08井日产液10 t，9月份含水75.8%，加药周期为5天，每次加药30 kg，从油井动态数据中载荷曲线看（图3），该井按周期加药，效果较好。

表4 载荷比数据对比

由表4可以看出，2016年平均载荷比在2.0，超过3.0的油井49口，2018年平均载荷比1.5，载荷比高于3.0的只有25口，大幅度的提升了载荷比的管理标准。

2.4 智能平衡管理，提升油井五率

采用的功率平衡法，系统实时跟踪分析油井功率平衡变化，自动优先调平衡井，智能推送油井调平衡块位置方案，经数据管控中心审核后工单直接派发至保障班组，系统自动对调后效果自动跟踪验收，实现平衡精准管理（图4）。

平衡率由按天/月监控分析到实时监控分析，监控质量提升；指令直接下达到一线班组，优化运维机制，运行效率更高。同时高平衡率能能降低个别问题井对机采节能的影响，提高系统效率[4]。

图3 Q11-08井载荷曲线

图4 智能平衡管理流程

2018年作业区配平均平衡率突破90%，目前保持在95%左右，持续提升的同时，作业区油井系统效率也不断的提升，目前高于历时最高水平，保持在12.51%的高水准（表5）。

表5 平衡率和系统效率统计

3 智能化在油田地面工艺中的节能应用

3.1 集油系统

2017年累计消耗燃气502×104m3（消耗商品气239×104m3，伴生气263×104m3），其中集油部分消耗366×104m3，占据主导地位，如何控制集油部分用气成为根本问题，针对这一问题建成了平稳高效的低温集输[5]。

依托智能化平台，结合历史数据，建立掺水压力与掺水量以及回油温度关系曲线，实时把握生产动态；结合掺水自控，实现集油环智能个性化掺水，平均回油温度稳定控制在33.5℃平稳生产，较之前人工巡检降低10℃。

吨液用气量实现连年稳定下降，2018年集油环掺水量较上年减少696 m3/d。

吨液用气量实现连年稳定下降，2018年单环掺水量较上年减少0.4 m3/d，吨液耗气下降0.49 m3/t，总气量节约22.9×104m3（表6）。

表6 连续两年耗气对比

3.2 注水系统

利用智能RTU技术，注配间可以实现柱塞泵频率与水井油压、注配间汇管压力的变频连锁，能够实时合理匹配配注量、柱塞泵频率与泵效关系，在完成配注的情况下，减少回流量[6]。当有水井堵塞，泵压高时变频连锁功能能自动加降低柱塞泵频率，防止发生高压憋泵。智能RTU技术能提高注水精度，降低注水单耗。

表7可以看出，连续三年注水单耗实现稳固下降，2016年注水单耗在6.25 kWh/m3，而2018年注水单耗5.59 kWh/m3，2018年注水用电较2016年注水情况应节约用电56.7×104kWh。

表7 注水单耗情况对比

4 结论及建议

1）依托智能平台，采用电子巡检，问题的处理的巡检方式，大大降低员工工作量，人均管井数由原来的20口，增加至65口。

2）智能平台能够对抽油机井示功图进行实时监控，促进油井时率提高，保持油井合理沉没度，提高系统效率。

3）通过建立掺水压力与掺水量以及回油温度关系曲线，可以实时把握集油环生产动态，降低集油环回油温度10℃，大幅降低单环掺水量和吨液耗气。

4）建议开展智能RTU掺水研究，应用智能RTU自动调整，模拟人工现场操作，保证集油环最低回油温度运行。已经完成两个配注间，逐步将实现全覆盖。

5）建议智能RTU注水项目推广，对生产参数模拟计算和变频联动，实现配水智能调整，提高注水精度，提高注水量与注塞泵频率匹配度，降低注水单耗。

6）建议推广抽油机井应用贝特智能闭环管理系统，根据井口产液情况自动调整适配生产参数，产量和能耗最佳结合，提升机采有效运行。

7）建议完善智能开发专家系统，通过生产波动和开发指标预警，逐步实现油水井智能调配，并开展水井智能分注试验，提高智能开发水平。