油田動態監測系統分析

張冬梅 李永波

（1、黑龍江八一農墾大學，黑龍江 大慶 153319 2、大慶恒通電子有限公司，黑龍江 大慶 153319）

采油現場一般由油井、水井、注入井、計量間、閥組，轉油站，聯合站、外輸系統、油罐及其它分散設施組成，整個采油現場的各種設施的工作狀態及采出油的數據直接關系到油田生產的穩定、原油質量及注水質量。一般來說油田生產設施數量多，分布范圍廣，人工巡檢一次只能測一口井，不僅勞動強度大，也影響設備監控與采油數據的實時性，甚至準確性。有些參數由于測試麻煩，一個月甚至更長時間才能測一次，導致有關信息數據量過小，員工的勞動強度增大，難以進行數據統計分析，制約了正確決策的確定。本監測系統能夠對數據采集實現遠距離傳輸與監測，生產效率及安全性大為提高。

1.油田動態檢測系統結構

系統由中心平臺和現場設備如油井單元、水井單元、轉油站等組成，如需要也可添加其它生產設施如計量間進入系統。

1.1 中心平臺

對各現場單元傳來的的數據進行存儲、分析、處理并動態顯示，用戶可以實時監控有關生產運行動態信息，也可以查詢各歷史數據、趨勢曲線，進行縱向比較，為更科學、更優化的管理提供前提條件。

中心站計算機提供主畫面及其他畫面，主畫面背景為礦區井位圖,實時顯示各運行信息，整個生產狀態一目了然。主畫面是進入子畫面或其它欄目的平臺，在主畫面上點擊油井、水井、轉油站圖標可直接進入該單元畫面，顯示更完整的信息。

油井信息包括示功圖曲線、電流曲線、功率曲線、上/下沖程最大電流、平衡度以及各曲線疊加對比；水井信息包括流量、壓力、流量累計、時間累計、霍爾曲線，壓力信息包括油管壓力和套管壓力；轉油站信息包括流量、溫度、回壓、摻水壓力、含水率，工藝流程組態畫面。

圖1 油井信息采集示意圖

中心平臺其它部分功能：生產報表包括日報統計當天實時的運行數據，月報統計當月每天的運行數據，年度報表統計一年12個月每月運行數據，報表格式可按照用戶要求定制，由軟件直接進行預覽、打印，無需另行轉換。圖表曲線可以針對某一站點、某一用戶或者整個系統自動做出多參數日運行參數直方圖趨勢曲線，月運行參數直方圖趨勢曲線，年運行參數直方圖趨勢曲線，或某一時間段內的運行參數趨勢曲線,曲線可任意放大、縮小和拖動；故障處理：對于通信故障和參數數據超限、儀表單體故障、市電停電、儀表掉線產生報警，并將產生報警的時間和原因記自動記錄到數據庫當中，幫助操作員直接處理。報警方式為窗口提示、聲音報警等方式可選；數據查詢：通過設置不同條件如時間范圍、站點、參數范圍等,可任意獲得各種歷史數據。可以查詢某一時刻的壓力、溫度、瞬時流量、累計流量等參數形成報表，也可查詢報警記錄，獲得產生報警的時間和原因并形成報表。數據庫的維護方便簡單，對于數據的深挖掘深入淺出，可對各種數據進行多種條件分析，并可在權限范圍內實現局域網內數據共享。充分體現出數據庫的巨大優勢；通訊兼容：系統中可有不同廠家的儀表，并可根據用戶要求增加特定的通信協議；實時在線：系統對所有監測子站能夠進行群收；根據系統要求，對各采集子站設定不同的采集間隔；安全設置：可設置多級權限，管理員可以使用所有的功。對于一般用戶來說，數據庫維護，系統維護等一些涉及系統內部安全的設置功能限制使用；時間同步：中心監測軟件對整個系統現場控制器可進行時間同步化處理，保證分站主動上發時刻和管網主站時間一致性。

1.2 水井單元

水井單元包括控制單元、傳感器、無線通訊及電源部分。控制單元將采集的壓力傳感器和流量傳感器信號各有關數據進行編組通過無線通訊模塊與中心站進行通訊。現場配置傳感器均為4～20mA，二線制傳感器。現場電源如果使用電池供電，弊端在于每月需要給電池沖電一次，更換不方便，價格也貴；使用太陽能電池供電，弊端在于放在暴露的地方容易丟失；根據實際情況由于每個水井單元距離油井較近，大概在350米左右，所以現場供電采用就近布線取用220V電。

1.3 油井單元

對抽油機井而言，地面生產運行數據無外乎電流、電壓、功率、沖程、沖次、油壓、套壓、懸點載荷、啟停狀態以及抽油機機型等信息，如圖1。

對這些數據實時采集、分析、處理、控制并發送至中心站進行解讀，那么就全方位立體化的掌握了該井生產狀況。油田用戶習慣用示功圖解讀有關信息，實際上電機功率同樣可以，甚至更多更準確，如抽油機發電狀態、平衡情況、充不滿等，同時更簡單耐用。

圖2 油井巡檢畫面

井口單元由功率模塊、供電單元、單片機系統、位置傳感器、數傳電臺、天線饋線、避雷器組成，預留油壓、套壓、懸點載荷等信號接口。功率模塊提供電機功率、電流、停機停電信號；位置傳感器分辨出上下沖程的死點，否則就不能算出上/下最大電流及平衡度，包括對示功圖的繪制；壓力傳感器采集油壓套壓的信號，載荷傳感器采集懸點載荷信號。采集的數據包括功率、電流、油壓、套壓、懸點載荷模擬量，死點和起停開關量；計算的數據有平均功率、電能累計、最大電流、平衡度、沖次累計；發送的數據包括兩個周期的功率和電流、平均功率、電能累計、平衡度、上下沖程最大電流、沖次、油壓、套壓、懸點載荷、運行、停機；控制的數據是根據有關限值，決定是否就地控制停機。

油井動態監測系統巡檢畫面如圖2左上部為一縮小的主畫面，顯示各油井狀態；右上部是示功圖曲線；中部為電流/功率曲線；下部為數據滾動顯示，可同時出現5口井數據。

單井監測畫面顯示某井功圖、電流、功率、沖次、沖程、抽油機型號等單井信息，并提供4幅功圖曲線和功率曲線比對。功率曲線甚至可以解讀出更多的抽油機油井的信息如抽油機正常狀態、發電狀態、平衡情況、充不滿及結蠟等，同時更簡單耐用。

結論

本監測系統基本實現了油田各生產運行信息進行遠距離監控與采集，實現將正確的信息，在適當的時刻，以合理的方式，傳到需要的地方。對指導油田開發，提高開發水平，提高最終采集率都有一定的實際意義。

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