长庆油田数字化采油技术

doi:10 3969/j issn 1006 6896 2011 1 001

长庆油田数字化采油技术

张会森1 闫苏斌1 贾银娟1 郑飞1 肖铁果2

1中国石油长庆油田分公司培训中心 2中国建筑第七工程集团四分公司

摘要:随着自动控制技术、通讯技术、计算机技术的不断成熟,网络的不断普及,使得在原油生产中采用数字化技术采油成为现实。数字化采油是一个融数据自动采集、生产流程自动监控和风险自动识别的复杂的系统工程。该技术的关键是对油田基本生产单元井场、输油管线和增压站中的生产数据进行精确采集,这样才能准确控制原油生产过程。

关键词:数字化采油;变频输油;定时投球;管理

编者按 为配合各油田更好地开展数字化建设,特组织几篇数字油田方面的文章,将分别在2011年初的几期 数字油田 栏目中刊出

长庆油田地处陕、甘、宁及鄂尔多斯盆地,油区分布面积大,油井比较分散,给油田原油生产管理带来很大难度。随着自动化技术、计算机技术、网络技术以及量油计算模型技术的成熟,长庆油田大力发展数字化采油技术,以适应大油田管理和大规模建设的需求。此技术将提高数据采集的准确率,提高管理效率,降低管理难度,减少人工劳动强度。数字化采油是一个融数据自动采集、生产流程自动监控、风险自动识别的复杂的系统工程。该技术的关键是对油田基本生产单元井场、输油管线和增压站中的生产数据进行精确采集,这样才能准确控制原油生产过程。

1 技术架构

数字化采油是集数据自动采集、生产流程自动监测、数据集中共享、远程实时监控和风险自动识别于一体,在油田中以井、站和管线等基本生产单元为管理对象的综合生产管理系统[1]。从技术角度可将数字化采油系统的体系结构划分为5个层次,如图1所示。

第1层:在井场的抽油机和增压站中的生产设备上安装带有数据远传功能的自动化仪表,例如压力传感器、载荷位移传感器等,采集各种生产数据,并通过有线和无线网络传输到增压站控制系统中。

第2层:在增压站和联合站安装采油生产监控系统,将自动化仪表采集来的数据进行处理,实现采油井场和集输站点生产流程的监控,并实现自动报警和预警功能。

第3层:将自动化仪表采集来的生产数据,采用一定的存储策论,存储到共享的数据库中。共享数据库有关系数据库和实时数据库两种。

第4层:由若干台服务器组成的服务器机群,提供WEB服务、视频监控服务、生产工况服务和专家方案等。

图1 数字化采油系统整体架构

第5层:网络采油生产管理平台适用于采油厂对全部的增压点和井场进行统一管理,实现采油生产的集中管理和油藏的精细管理。

数字化采油系统即面向于油田前端的数据采集和生产监控,又面向于作业区、采油厂的动态分析和油藏管理。系统实现了与生产岗位相结合,与劳动组织相结合,与基本生产单元相结合的实用、有效的管理模式。

2 关键技术

2 1 生产数据自动采集

准确、稳定的采油生产数据的采集是数字化采油的基础性和关键性技术。生产数据的采集分为两大部分:采油井场的数据和增压站的生产数据采集。针对这两部分数据设计了两种数据自动采集

模式。

2 1 1 采油井场的数据自动采集

在采油井场主要监控油井和注水井的生产运行状态,因此需要采集其生产运行数据。

对于油井,需要采集的数据包括抽油机的悬重载荷、光杆位移、抽油机的运行功率、井口的油压和套压。针对需要的数据,分别采用载荷位移传感器、井口压力变送器、抽油机电参模块和抽油机远程启停控制模块等自动化仪表来采集相应的数据。另外每台抽油机上安装一个RTU,对采集来的数据进行A/D 转换和打包,通过无线网络对外发送。油井数据采集示意图如图2

所示。

图2 油井数据采集示意图

(1)无线载荷位移传感器。将载荷传感器和位移传感器合二为一,应用太阳能自动补充能量,采用无线方式传输数据。该装置采集出来的位移和载荷数据用于绘制抽油机的示功图,通过示功图可以得出抽油机的泵况、产液量、动液面等相关数据,以此来判断抽油机的运行情况和采油状况[2]

。(2)压力变送器。在油井井口装置上安装两个压力变送器,一个测量油管压力,另一个测量套管压力。该装置可检测油井的压力,便于分析地层压力情况。

(3)电参控制柜。机柜中装有抽油机电参采集模块和抽油机远程控制模块,采集抽油机电机的运行电流、电压、功率等参数,并可以实现远程控制抽油机的启停。

(4)RTU 机柜。对采集来的载荷、位移、压力等数据进行A/D 装换,并收集整理、打包各项数据信号,通过网络将数据传输至站点,同时接受站点的各种控制命令。

对于注水井需要采集的数据包括注水管线的压力、注水管线的瞬时流量和累计流量,针对所需要的数据,配备压力变送器和智能稳流配水流量计。注水井数据采集系统主要由稳流配水流量计、压力

变送器和协议箱组成。

稳流配水仪用于采集注水井的瞬时注水量和累计注水量,并可以自动进行远程配注。

压力变送器用于采集注水管线的压力,实时监测注水井生产动态。

协议箱接受稳流配水流量计和压力变送器采集的数据,并进行A/D 转换和整理打包,通过网络将数据传输至站点,同时接受站点的各种控制命令。2 1 2 增压站的数据自动采集

增压站是井场来油的汇聚点,主要完成对井场来油进行加热、缓冲、增压和外输等功能。增压站是采油过程中重要的基本生产单元,是原油运输过程的第一个环节。因此,对增压站进行数据采集和生产流程监控是很必要的。增压站需要采集的数据需是增压站生产过程中的关键数据,为此设计了增压站 数据采集123 采集模式,概括的讲包括1个温度、2个液位、3个压力,如图3所示。

图3 站点数据采集示意图

1个温度是指在加热炉外输管线出口安装温度变送器,采集原油经加热后的温度,监视原油外输温度和锅炉运行状况。

2个液位是指缓冲罐液位和投产作业箱液位。缓冲罐安装翻板式磁浮子电热液位计,实时监测缓冲罐液位;为变频连续输油提供控制信号;当输油泵在最低转速下运行,进站液量不足以实现连续输油时,为自动启停输油泵提供控制信号。投产作业箱安装翻板式磁浮子电热液位计,实时监测投产作业箱液位,实现远程盘库。

3个压力中一个是收球筒入口管线安装压力变送器,与井场出口压力对比,判断输油管线破漏情况;另两个分别是输油泵进、出口管线安装压力变送器。它们可以实现三个功能: 通过进、出口压力变化,判断输油泵工况; 输油泵进口和缓冲罐处于同一压力系统,通过输油泵进口压力为缓冲罐超限报警提供压力信号,并且作为判断加热炉供气压力的依据; 通过输油泵出口压力和联合站进站压力差判断输油管线破漏情况。