自动化技术在试油工程中的应用

路旭斌

摘要：伴随着科学技术的发展，大数据技术以及人工智能技术已经取得快速发展，带领企业向智能时代迈进。其实自动化技术是建设人工智能技术的基础条件，更是创建数字化油田的关键因素。针对石油工程，虽然在自动化钻井以及自动化勘探等领域获得长远的发展，但是在完井测油方面，对于自动化有关研究还是较少。本文主要讨论试油测试自动化关键技术。

关键词：自动化技术;试油工程;应用

前言：

近些年在自动化技术使用方面，还是面临着设备智能化程度较低且工作人员操作存在高风险的情况，井下工艺适用范围受到限制，不能及时获取信息，这样会导致勘探开发难度增加，降低开发成本以及难以提升采油率等问题，一般试油完井工艺难以应对，所以，需要研究自动化以及完井技术提升操作水准，促进油田数字化建设。

一、试油测试自动化关键技术

（一）地层测试自动化技术

想要实现地层测试自动化，就需要解决三个问题：井下就近测量分析技术、深井井下高速传输技术、智能电动试油完井一体化。处于相对复杂的井筒环境中，不管是声波传输还是电磁波传输，都存在着数据传输效率低下的问题，不能满足实时分析以及处理的要求[1]。所以，存储式井下电子压力计还是目前取得井下压力温度的主要工具。由此可见需要进一步发展深井传输技术，有效提升复杂井筒条件下长距离信号传输的速度，构建地面到井底双向高速通讯途径，给实现井下实时监测以及控制打下坚实基础。充分研究高效井筒传输技术，研究井底在线取样和分析工具，完成对二氧化碳、天然气全烃值等关键地层流体的参数，还有近井带裂缝展布、岩石应力以及孔隙发育实情等关键地层物性参数的连续监测以及实时上传，可以有效解决传统取样工具必须等到测试结束之后，随着管柱起出才可以回收分析的缺点，这样可以提升工作的效率。

深井地层测试工具的要求结构比较简单、性能可靠且功能集成度高等。所以，依靠无线传输、井下电动控制等技术研究智能试油完井工具，通过使用无线信号控制电机操作阀门的开关，然后实现循环、关井、测试等不同的技术，改变井下复杂的环境，提升工作效率[2]。同时可以实现电机控制下的自动丢手以及回接，把试油短期大数据量传输和完井长期监测融合在一起，防止储层受到伤害。

（二）地面流程自动化技术

地面流程自动化需要解决的关键问题有：地面流程辅助操作系统、全区域地面流程远程控制系统、基于人工智能的试油测试无人值守系统。首先地面流程辅助操作系统是构成地面流程自动控制技术的过渡阶段，主要的目标是提升试油测试地面流程操作的安全性以及防止误操作[3]。站在技术的角度上，主要的作用是把试油测试SOP数字化，其中包含有人员操作规范以及安全规程等因素，基于远程控制的基础上，将不同的设备数据整合在一起，形成共享数据链，完成试油测试控制数字化。其次是全区域地面流程自动控制，在形成地面流程自动控制技术的基础上，经过建立可拓展的高效通信的工控网络。把集中自动控制系统覆盖除砂器、分离器、热交换器等全部地面流程以及设备。最后数字化作为保证，针对难以量化测量的数据，像放喷口气体含量以及人员活动等，使用人工智能图像识别技术。在获取以上数据的基础上，将应用模糊聚类分析、神经网络模式识别技术综合在一起，构成可靠性高的试油测试工况识别技术。在这些基础上，构成的人工智能判断系统，和远程专家的操作结合在一起，形成地面流程无人值守系统。

二、自动化试油完井技术发展的方向

（一）基于深井抗干扰高速无线传输技术构建数字井筒

把传感器技术、无线传输技术整合在一起，用多中继器无线传输架构作为基础，优化传输方法，提升传输效率。创建井下双向数字信号高速传输井筒信息平台，掌握试油测试期间井底的实际情况，调整测试作业程序，提升测试数据录取质量，提升试油测试作业时效;可以及时发现井下异常的情况，提升安全风险管控能力。

（二）基于增强现实的地面流程快速部署

所谓的增强现实（扩增实现），就是一种推进真实世界信息以及虚拟世界信息内容之间的综合技术。因为试油作业地面流程设备多，其中不同高压设备以及压力容器校验程序以及时间有差异[4]。使用增强现实技术构建设备三维空间标签和设备信息数据库的连接，可以实现设备信息实时查询以及检查;另外经过计算机把施工现场地形以及地势等关键信息，可以处理成可视化三维图像，就是进行最优化部署设计以及虚拟安装，减少安装的时间，同时减少工作人员的工作内容;在施工期间工作人员经过佩戴特定的设备，和地面流程控制中心连接在一起，就可以实现实时监控气体出现泄漏、在危险区域有人闯入等情况，可以节省人力方面投资的成本;或者是搭建一个虚拟的维修平台，培训工作人员正确使用仪器设备，降低培训的成本，减少培训时间。

（三）井下数据预处理技术

试油完井作业之后，井下压力温度传感器采样的频率过高，产生较多的数据，经过一个施工周期会产生上百万个数据，加上增产措施、溫度突然发生变化等出现的噪音，这个声音会把真实的油藏情况覆盖起来，对试井解释的准确性有一定的影响。受到无线传输宽带以及计算机资源的约束，已经不能实时解释。所以，最重要的任务就是确保精度同时精简数据。伴随着芯片技术的发展，高性能低功耗的嵌入式神经网络处理芯片给研究井下计算机打下坚实的基础。依靠井下计算机就近分析各种传感器取得的数据进行，优化原始数据体积、关键敏感数据自动记录技术。

结语：

总而言之，智能试油技术的发展方向在于把自动化监测以及控制术、井下无线通信等技术结合在一起，使用人工智能和可视化技术，使内容显示的更加全面、智能、高效管理数据资料等，构成用智能技术处理以及高效管理数据作为核心的深层次数据挖掘技术，可以减少数据重复收集以及记录的成本，增加传输信息的途径。

参考文献：

[1]庞东晓，卢齐，张斌等 自动化技术在川渝地区试油工程中应用初探[J]. 钻采工艺，2021，44（04）：68-72.

[2]黄船，曾小军，何锦华. 智能试油技术在川渝气田的探索与实践[J]. 钻采工艺，2020，43（04）：57-60+9.

[3]杨怀超. 刍议油田井下作业技术现状及发展趋势[J]. 中国石油和化工标准与质量，2020，40（08）：238-239.

[4]庞东晓，舒梅，韩雄. 页岩气试油快速投产技术探讨[J]. 钻采工艺，2019，42（06）：47-49+65+3-4.