注水井自动监控系统在数字化油田生产中的应用

韩丽娟

摘要：为了有效提升注水井的日常管理，研究并且将生产物联网系统在油气中使用，油田开始研究注水井自动监控系统。这个系统主要是在井口的位置安装流量自动监控的仪器、在干线的两端安装两个压力变送器的改造计划，使用生产物联网系统和走动监控系统，安装仪表和办公室中控室有实时的沟通，为了实现注水井水量自动计量进而远程的调节、油压泵压远传等等功能，保证单井可以精准注入，提升注水的效果。

关键词：注水井;自动监控系统;数字化;油田生产

前言：

随着对系统的深入研究以及推广，已经实现了自动采集、远程取得油井、计量、联合站生产数据的功能，为了提升生产采集中日常管理的有效性以及科学性。然而，在生产管理的重要组成部分的注水井管理中还没有投入项目的建设。传统的注水井管理期间，工作人员每天需要检查两次，使用人工的方式调控水量，这样不仅仅消耗时间，还会出现调控的失误。如果在工作人员两次检查中间，压力突然变化或者出现问题，没有及时解决，就会导致停工的可能。因为，为了生产数据的及时、准确，给建设数字化油田做基础，油田的专家研究了注水井自动监控系统。

一、系统的概述

数据的采集和控制层、数据的传输层以及生产监控管理层这三层架构可以组成油气生产物联网系统。

注水井的自动监控系统是依靠油气生产物联网系统的三层模型架构，重点改造数据的采集以及控制层、生产监控、管理层，充分使用数据的传输层支持远程数据的发送，达到注水井自动配水以及远程监控管理的目的。

采集和控制层主要是选择在注水井井口安装有电动执行机构的控制流量的仪器，在干线的两端安装压力变送器的工艺改造，为了达到瞬间注水量、压力的自动计量以及瞬间调节水量的功能[1]。与此同时，安装仪表是借助485通信电缆和油气生产物联网系统连接目前的油井远程终端的油井，为了油井远程终端可以采集以及控制命令上传下达，然后把注水井自动配注体系镶嵌到数据采集以及控制层中。

数据传输层，远程终端单元借助心跳机制已经组成的通信网络，把采集的数据实时发送到办公室的控制机上，然后办公室操作人员给出控制的指令，充分实现整套系统的无线远程控制功能。

生产监控以及管理层，工控机先把远程终端单元上传的数据储存在数据库中，借助工控机上的组态监测、展示以及分析的功能;把数据传递到油水井生产数据管理系统以及采油、地面工程管理的系统数据库中，为了实现自动生成报表功能。

二、系统组成

（一）井口装备部分

井口装置都是经过在井口安装流量控制器，并且在干线的两端安装高压压力变送器，主要是为了累计流量以及记录瞬间流连、泵压以及油压等等生产的数字参数。

（二）流量控制器

为了实现注水井现场的自动计量以及自动配水的目的，选择的流量控制器应该配备电动执行机构，按照设定的数值自动控制水量。

应该对可能存在的通信故障、临时断电、水质不好出现的管径卡住的实际情况，应该改装流量控制器[2]。经过改装的控制器可以在有故障出现的时候，自动存储上一通信节点的设定数值，然后调节水量。在电磁流量计的地方安装蓄电池，可以保障在停电的时候将累计流量储存起来，尽量达到有通电故障的时候，对正常的生产没有影响等。测量管道测量的时候使用的是电磁感应原理，在管道中没有活动、不堵塞、损失小，防止出现卡表的情况。

流量控制器是经过人工的设置或者是远程设置的流量数值以后。有关执行机构会按照设置的流量自动经过电机的旋转调节阀门的开启度，把测量的瞬间流量值和设置的流量值比较。如果瞬间流量会大于设置的数值或者是超过规定的范围，流量控制器就会发出打开大流量的命令，指导瞬间的流量靠近设定的数字。

执行机构是经过減速装置的电机驱动装置，其中包含着电机以及阀门组件。它拥有电子显示、阀门位置指示、手动调节的功能。使用手动关闭阀门的时候，因为减速装置以及阀门压力自平衡系统，比较省时省力。

（三）压力变送器

注水井自动监控系统中，两块压力变送器主要是安装在干线的两端，主要是对泵压以及油压数字采集，其中数据的传输以及流量控制器使用RS485通信模式，使用总线分配器把流量控制器、两块压力变送器的通信电缆合成一组，这样可以节约材料并且可以减少难度[3]。但是需要配备LCD显示以及就地操作的功能，尽量满足工作人员直观观察压力变化。使用仪器自身的电源以及被测介质都全部实施隔离，这样就会拥有准确计量以及可靠性较高的特点。

三、系统应用以及效果

计算注水井的水量、远程调节、出现异常压力警报、生产报表自动生成等等功能，可以提升管理的精准度以及对管理油田的生产提供方便。

降低注水能耗的损失，提升注水以及计量的精准度。

工作人员在控制室的操控机器上就可以远程录取资料以及调解水量，可以有效减少工作的强度，并且降低高压操作的安全隐患。

为了有效减少对地层的出现的损害，使用预警系统对高压的报警，在出现低压的时候报警，可以减少管线穿孔出现的安全环保问题。工作人员可以按照报警的情况及时使用有关措施，可以提升生产的质量。

运用生产曲线的自动绘制和工矿诊断分析功能，可以帮助基层的工作人员提升分析的能力。

结语：

综上所述，经过在油田成功使用注水井自动监控系统后，就证明注水井自动监控系统充分实现注水井的水量计算和远程调节水量、远程传输油压泵压力、异常警报等等，这样也将传统的工作人员每天检查以及抄写压力表、改变水量的工作，现在在电脑上就可以实时操作并且监控。这样也减轻了工作人员的工作压力以及工作量，充分实现精准化注入。

参考文献：

[1]马洪生. 自动化仪表在数字化油田中的应用探讨[J]. 中国设备工程，2021，（12）：191-192.

[2]赵成义，赵成忠，黄巧珍. 注水井自动监控系统的研究与应用[J]. 自动化技术与应用，2010，29（09）：92-96.

[3]， 注水井自动监控系统. 山东省，中国石化胜利石油管理局采油工艺研究院，2009-01-01.