采油作业区重点井数字智能化建设及应用

白小刚 刘国强 武东虎 戴正非

摘  要：油田企业上游版块中一个主要的生产管理单元就是采油作業区，受制于投资成本制约，如何平衡好投资与数字化建设程度，以及对作业区井站场建设哪些数字化功能，更好地服务于员工和生产，是一个值得研究的问题。本文通过研究长庆油田下属的一个三级单位----大梁湾采油作业区数字化改造项目，结合功图计产、SCADA软件、光缆链路架设等物联网技术，探讨减轻员工劳动强度，提高工作效率，优化劳动架构，压缩人员用工，提升采油作业区智能化应用水平。

关键词：采油作业区;智能化;物联网

一、研究背景

大梁湾采油作业区隶属长庆油田下属的长庆实业集团有限公司，于2004年开始开发建设，矿区位于陕西省定边县樊学镇境内，面积48.1平方公里，地处黄土高原北部，作业区内及周边地形复杂、沟壑纵横、梁峁交错，属典型的黄土塬地貌，地面海拔1600—1900米，主要开采层位为侏罗系延安组和三叠系延长组。

大梁湾采油作业区共有采油井425口，水源井29口，注水井114口，作业区整体数字化基础较薄弱、应用水平较低，2021年为提高工作效率，减轻员工劳动强度，加强QHSE防范能力，提升作业区整体科技信息化管理水平，结合大梁湾采油作业区数字化运行现状，投资260余万元，通过建设20座井场48口油井数字化物联网、安装1套SCADA站控、配套架设33.4公里24芯通信光缆，初步实现了大梁湾采油作业区部分重点井场数字智能化应用，为今后数字化转型，智能化发展奠定了一定的基础。

二、所采用的主要技术

（一）采油井场数字化物联网建设

通过对采油井进行标准数字化配套改造，建立起抽油机远程启停、通讯、视频监控、载荷传感器、位移传感器、电流互感器信息采集等系统，各项实时生产数据和工业视频信号通过网络链路传输至作业区生产调度中心进行集中管控。如图1所示。

1、系统使用的主要硬件

采油井场数字化系统，主要由数据采集、网络通讯、RTU等组成，数据采集部分包含载荷传感器、位移传感器、井口压力变送器等;通讯 部分包含 天线、通讯模块等;数据采集部分包含井口RTU、 井场主RTU等。

2、系统实现功能

2.1油井功图计量及抽油机工况分析诊断

通过对油井抽油机井深井泵工作状态与油井产液量变化建立数学模型，通过油井计量分析软件，完成油井工况的诊断、油井产量的计算，实现生产数据实时采集、产量自动计量、工况远程监测、油井故障诊断、故障实时预警。

2.2远程视频监控

前端通过在井场安装高清摄像机、喇叭、视频服务器，实时采集视频画面，通过网络将数据传输至作业区监控中心服务器及存储设备上，可实现闯入报警，喊话，云台360度控制，焦距调节，视频回放，存储时间可达90天以上。

（二）SCADA站控系统安装

1、系统使用的主要软、硬件

SCADA站控系统建设硬件主要包含通讯服务器1台、实时数据服务器1台、历史数据服务器1台;软件主要包含SCADA1套，含组态功能开发，并对井场物联网、功图等实时、专业数据库进行整合，形成数据资源池，面向应用提供数据集成服务，可支持5000个点位数据采集。

2、系统实现功能

该SCADA系统实现了电子巡井，可对单井进行启停控制，对多井进行批量启井、停机控制;可对油井压力、油井温度、载荷位移、冲程、冲次、 抽油机电压、电流、功率、巡井时间等生产参数实时监控;可在超压、越限等情况下自动报警，并具备远程开关井功能;可自动计算、识别功图工况，并分级报警，可对油井功图进行历史查看、对比分析，叠加分析，并自动生成油井生产日报表、月报表和年报表，并将油井生产参数通过趋势曲线的方式展现，达到了标准化采集、高效化展示、精准化操控、智能化报警，各类动静态数据集中统一进行管理。

（三）通信光缆配套建设

为实现井口生产、视频监控等数据的传输，并保证带宽，本次建设配套架设24芯主干道光缆33.4公里，结合偏远井场无线网桥设备，形成了光缆为主干、网桥为支线，有线无线相结合、多种接入方式互补的高效网络链路。

三、应用效果及经济评价情况

（一）直接节约的生产成本

1、井场看护预计可减3人，增压点转油站预计可节约3人，可节约人工费30万元（6人*5万元/人）。

2、利用油井远程启停功能，可节约人工到现场时间，利用工况诊断功能可更快发现油井故障，及时解决问题，提高开井时率，以每口井节约1小时计算，全年48口井预计可多采油100多吨，可增加效益30万元（100吨*3000元/吨）。

3、人工功图采集方面，按照油井功图工作制度，年节约10次/井场，以单次2人1车，皮卡车268元/天，人工274元/天，每年可节约成本16.32万元（20井场*10次*816元/天）。

4、减少白天巡井和夜间夜查频次，以每天减少1次出车，单次2人1车，皮卡车268元/天，人工274元/天，每年可节约成本29.78万元（365天*816元/天）。

以上四项合计预计可节约106.1万元/年。

（二）管理及社会效益

1、提高工作效率，减轻员工劳动强度和QHSE风险，尤其是可降低打雷、下雨、下雪等特殊天气下，员工启停井、巡井等操作时的触电、防雷、道路等安全风险;

2、将油井日常生产和油井智能工况诊断及功图计产系统相结合，对收集到的数据进行汇总、综合处理与应用分析，油井故障能第一时间发现，为生产决策提供了依据，减少油井带病运行时间和设备损耗损坏，提高生产时率。

3、全流程可视化监控，提升综治水平，减少原油被盗和环保风险，对场站风险作业的全流程可视化监控、可实现标准作业程序在线指导，及时预警报警，提升质量安全环保一体化管控能力。

4、初步实现了生产数据采集自动化，管理决策系统化，为下一步建立智慧化油田奠定基础，为数字化转型，智能化发展搭建平台。