油田采气的智能化建设应用体系探究

2020-01-14韦继军李晓玲韦继福长庆油田分公司第一采气厂陕西榆林718500

化工管理 2020年3期

韦继军李晓玲韦继福（长庆油田分公司第一采气厂，陕西榆林718500）

智能化建设是时代发展的大势所趋，也是实现高质量发展的必然选择，同样还是破解高质量发展与传统生产管理模式之间矛盾的关键技术。依托智能化建设，采气生产中的用工紧张问题得到有效环节，同时也更好地满足安全环保、产量任务持续加大的现实需求。以此，设计并落实气田智能化建设极为必要。

1 概况简述

1.1 采气智能化建设情况

为了响应智能化、自动化生产的现实需求，长庆第一采气厂积极展开了智能化气田的建设，积极引入了智能移动作业系统、智能巡检机器人、实时数据中心等，实现了“数据获取、智能分析、自动处置、异常预警”的智能化排水采气管理新模式。

1.2 采气智能化建设效果

第一，智能巡检。依托智能巡检机器人，减少员工在高硫化氢危险区域的作业频次和时间，提升了巡检的工作效率，也进一步保证了采气生产的安全。

第二，数据实时自动收集。在智能化应用体系的支持下，我厂综合自动化覆盖率达73.65%；能够对生产现场超过3万个数据进行一次性采集和预存储；单位整体工作效率提高了25%以上，实现生产数据实时自动收集的同时，有效消除了信息孤岛对采气生产、现场管理带来的阻碍，真正意义上实现了资源共享、智能管控。

2 油田采气智能化应用体系的设计

2.1 前端智能化

2.1.1 智能化气井

在智能化气井中，包括气井生产控制智能化、气井数据采集智能化、井口安防智能化。其中，在气井生产控制智能化中，需要完成单井电磁阀智能运行数据模型的构建，以此实现气田生产规律的形成，并结合实际需求落实控制模式的更新[1]；在气井数据采集智能化中，需要设置仪表数值异常判断、数据存储功能，并结合检测端口的拓展以及单井电容电量的检测，达到单井供电提前预警的效果；在井口安防智能化中，落实了气井井口图像智能拍照，能够对闯入井场的人、物、动物等进行拍照、存储，并完成警告信息的主动回传，保证气井现场的安全。

2.1.2 智能化集气站

在智能化集气站中，包括集气站生产预警智能化、集气站安全防范智能化。其中，在集气站生产预警智能化中，需要完成集气站数据诊断模型的构建，结合实际工况以及现场环境信息，实现气田生产状态的自动判断，并能够将相关结果传输至工作人员处，为工作流程的分析与后续操作展开提供支持；在集气站安全防范智能化中，依托集气站的温度、声音、设备运行情况、环境信息等，向相关工作人员发出预警，促使无人值守区域安全性的提升[2]。

2.1.3 智能化气区

在智能化气区中，主要实现了两种功能，即管网智能管控以及公共系统监控。其中，对于管网智能管控来说，承担着对管网运行状态展开智能化分析的任务，并同时完成温度检测以及管网节点差压的监控；对于公共系统监控来说，完成了现场车辆、道路状况、气区环境的监测与预警，并为工作决策的形成提供支持。

2.2 中端智能化

2.2.1 系统智能运行诊断

在该模块中，主要依托实施数据分析模型以及专家系统，并与提前设定的数据参数对比，完成故障诊断。

2.2.2“动态”集中受控管理

在“动态”集中受控管理中，包括设备动态运行监控、车辆动态运行监控以及污水罐的动态监测。其中，在设备动态运行监控中，主要依托提前设置的参数范围，完成现场设备运行状态的实时监测与报警，并落实故障分析，迅速向工作人员提供故障位置、成因以及应对策略；在车辆动态运行监控中，能够完成车辆运行状态的显示、危险点提示以及超速报警，并依托当日车辆运行状态形成车辆调度意见；在污水罐的动态监测中，不仅实现了污水液位的监测，还落实了油水体积动态预警，完成油水体积计算的同时设定了合理的报警限值。

2.3 后端智能化

2.3.1 设备管理智能分析

在模块中，实现了设备运行故障、备品消耗等参数的分析，并形成设备状态信息库，完成不同分析结果的自动化生成。

2.3.2 工艺运行智能分析

在工艺运行智能分析中，包括排水采气分析以及管网运行分析。其中，在排水采气分析中，能够结合生产状态的不同完成排水采气策略的确定，并自动生成排水采气工作制度；在管网运行分析中，可以依托上下游压差、管网运输能力的计算，完成清管作业提示的自动生成，并结合温度等参数，确定不同集气支线的甲醇注入量（冬季，每天）。

2.3.3 生产动态智能分析

在生产动态智能分析中，包括气井生产状态自动分析、气井生产指标自动分析、生产管理指标优化分析以及单井产量预测。其中，在气井生产状态自动分析中，主要实现了压力运行分析以及产量运行分析；气井生产指标自动分析主要依托开井时率、气井降压速率的自动计算完成；生产管理指标优化分析的实现主要结合间歇井的自动筛选以及特点，并对比专家系统内的数据完成；在单井产量预测中，主要利用单井开关井时间、数量等基础数据完成分析。

2.4 其他

2.4.1 智能巡检机器人

智能巡检机器人的参数主要如下：外形尺寸（1200×750×900）mm；质量300 kg；行驶速度0～0.8m/秒；爬坡角度不高于20°；运行环境温度为-30℃～60℃；能量来源（电池型号）为磷酸铁锂电池36V 30Ah；控制方式为远程监控结合自主运行。

在实际的运行中，智能巡检机器人需要完成增压站、丙烷储罐、脱烃脱水装置区等多个区域的巡检，且需要完成至少190项巡检项目。为了实现这一目标，需要在采气现场布设110处仪表巡检识别任务点，并配置至少7 处wifi 通信基站、2 处自动开关门。实践发现，每台智能巡检机器人完成一次巡检需要行驶2.2 km、耗时2h 39min、耗电28%～40%。

为了满足气田生产的实际需求，智能巡检机器人必须具备以下几种功能：图像识别功能、设备声音异常识别、关键设备巡视、对讲功能、气体浓度监测、自动生成诊断报告实时预警、自主充电等等[3]。其中，对于图像识别功能来说，需要智能巡检机器人完成可见光照片识别以及红外热成像照片识别；对于设备声音异常识别来说，依托现场采集声音与提前预设声音的对比，就能够完成运行状态的判断；对于关键设备巡视来说，能够结合温度、声音等参数的监测，完成设备状态的实时判断；对于气体浓度监测来说，依托巡检位置的气体泄漏检测即可完成；对于自动生成诊断报告实时预警来说，可以结合巡检过程中收集的数据信息自动生成报表，一旦发现异常，能够立即发出警报；对于自主充电来说，当电量达到30%及以下时，智能巡检机器人能够自动返回充电屋展开充电操作，并在充满电后自行断开充电。

2.4.2 实时数据中心

在建设实时数据中心的过程中，需要重点依托云计算完成。依托实时数据中心，能够捕捉和采集气田生产现场的所有数据，并形成数据集合。在此基础上，可以对员工在权限范围内，随时随地通过计算机和移动终端设备查看气田生产中各个单点的实时数据的实现提供支持。结合厂级SCADA 系统的建立，能够促使实时数据中心实现对气田全生产过程自动监测和预警。此时，需要针对各个气田生产网分别部署2台数据采集服务器。同时，还需要分别部署至少1套网络安全防护系统，以确保数据传输和生产网络的安全性。在此过程中，采集到的生产数据会传输汉字生产指挥中心的实时数据库，并实现汇总，为后续对数据展开调用做好准备。