水源井數字化建設在合水油區的應用與優化

呂海衛，胡璐

長慶油田分公司第一采油技術服務處，甘肅慶陽745400

水源井數字化建設在合水油區的應用與優化

呂海衛，胡璐

長慶油田分公司第一采油技術服務處，甘肅慶陽745400

文章介紹了水源井數字化建設的主要設備及其功能。在合水油區的應用中，水源井的數字化管理實現了現場設備無人值守，大大降低了工人的勞動強度，穩定了產水量，降低了水源井的故障率，延長了設備使用時間，達到了節能節電效果。針對水源井數字化建設存在不能監測到水位的不足之處，安裝了水源井水位監測系統，同時與水源井自動控制儀并接起來，并將采集的水源井水位數據在站控電腦上顯示，完善了數字化功能，優化了系統。

水源井；數字化；自動控制裝置；水位監測；智能保護

0 引言

合水油區目前沒有供水站，主要采用“水源井——注水站”直供模式供水，然后由注水站向各個閥組（注水井）注水。因而要滿足合水油區的注水要求，水源井的作用尤為重要。合水油區多處在村莊、耕地保護區、林區和水源保護區，水源井分布較為偏遠且不集中，按照傳統的巡井和人工現場操作、記錄的方式來管理、運行水源井較為困難，尤其在雨雪天氣，工作人員根本無法到達部分水源井現場，給水源井的管理帶來不便。目前合水油區正在使用的水源井共計60口，按數字化建設要求已配套35口，其余水源井因投產較晚等原因正在進行數字化建設。

1 水源井數字化建設

1.1 主要設備

水源井數字化建設配套的主要設備有：智能流量計、水源井自動控制設備、通訊設備。

1.2 功能

（1）井口安裝的智能流量計可自動采集水源井產水量。

（2）水源井自動控制設備可自動采集深井泵三相電流、電壓工作參數，同時可對水源井深井泵發生的卡泵、空抽、過載、缺相、短路、卸載等故障進行智能判識并自動停泵保護。

（3）通過通訊設備可實現與上游站點站控系統的通訊，上傳產水量、三相電參數等生產運行數據，并通過站控系統遠程控制，實現水源井遠程啟、停操作。

2 水源井通訊方式

2.1 數傳電臺直傳方式（見圖1）

圖1 數傳電臺直傳

站控與各個水源井通訊采用數傳電臺直傳的方式。水源井的數據采集與控制通過自動控制儀來實現，數據的傳輸和指令的發送則通過數傳電臺與上游站點完成通訊。合水油區均采用這種通訊方式來實現水源井的數字化，其優點在于水源井的數字化建設和井場功圖采集、視頻采集等數字化建設相隔離，避免了水源井數字化建設和井場其他數字化建設相互交叉作業所帶來的不便和影響，同時也避免了由于人為破壞井場通訊網絡等原因導致水源井的數據無法上傳或遠程操作。

2.2 井場中轉方式（見圖2）

圖2 井場中轉方式

利用井場已建好的網絡（光纖或網橋），在已經實現數字化的井場，將水源井自動控制儀通過數傳電臺或者串口服務器與井場RTU或井場通訊柜相通，再利用井場已建好的網絡將信號傳到上游站點，以實現上游站點站控對水源井數據的采集及控制。

3 水源井數字化實施效果及不足

3.1 水源井數字化現場建設

在水源井現場安裝智能流量計、水源井自動控制設備、數傳電臺及天線等設備，將采集的三相電壓、三相電流、產水量（瞬時流量、累計流量）等數據通過無線或者有線的方式傳回到上級站點的控制電腦上。在電腦上通過組態軟件，將數據顯示在站控畫面上，同時可通過站控對水源井進行遠程啟?？刂?，見圖3。

圖3 水源井數字化站控圖

3.2 水源井數字化實施效果

通過在合水油區水源井配套數字化建設，可自動采集水源井產水量，深井泵三相電流、電壓等工作參數；能夠對水源井深井泵發生的卡泵、空抽、過載、缺相、短路、卸載等故障進行智能判識并自動停泵保護；能夠遠程啟、停水源井；實現了現場設備無人值守，大大降低了工人的勞動強度；穩定了產水量，降低了水源井的故障率；同時延長了設備使用時間，保護了設備，達到了節能效果。在站控電腦上能直接查看水源井的運行狀態及產水量，水源井的啟停也只需在電腦上控制，尤其對于位置偏僻和交通不便的水源井，數字化建設使得水源井的管理更為方便，效率顯著提高。

3.3 水源井數字化的不足

現場發現當多數水源井停運抽不出水時，很難分析是泵故障還是水位下降導致。不能監測水源井的水位致使水源井的故障判斷難度增加，影響水源井的維護時效，且水源井水量的下降會導致油田生產用水的緊缺。

4 水源井數字化建設的優化

針對水源井數字化建設不能監測到水位的情況，在合水油區部分高產水井上安裝水源井水位監測系統，同時將水位監測系統與水源井自動控制儀并接起來，采集水源井的水位，并將此數據在站控電腦上顯示，以方便管理。優化的水源井數字化建設系統見圖4。

圖4 優化的水源井數字化建設系統

水源井水位監測系統由專用的深井水位探測儀和智能保護控制柜組成。

（1）水位探測儀。其核心部件是一個兩線制接線的液位傳感器。當水位淹沒傳感器的一部分時，探測儀就會輸出一定的電流，此電流與傳感器被淹沒的程度成正比。探測儀輸出電流信號（4～20 mA）傳給智能保護控制柜。

（2）智能保護控制柜。接收水位探測儀變送器輸出的電流信號，轉換成物理量顯示在控制柜儀表上，并據此控制泵的啟停，當水位下降到距離水泵抽水口5 m（此值可根據現場情況設定），泵將自動停止，以防止水泵出現空轉、空抽、燒泵的情況；當水位上升到該值時水泵將自動啟動。控制柜輸出的電流信號接入水源井自動控制儀并上傳給上游站點站控系統，從而實現了對水源井水位、三項電壓、單相電流、瞬時流量、累積流量等參數的實時監控，并實現水源井的自動啟停及水位控制泵的啟停。

5 結束語

在莊六注Z9S11號水源井安裝水位監測系統，同時與水源井自動控制儀并接后，在站控上實現了對水源井液位、產水量、三相電參數的采集，并能實現水源井的自動啟停泵及水位控制泵的啟停。運行效果良好，大大減少了人力資源，降低了設備的故障率，提高了水源井的管理效率。這一優化措施計劃在合水油區產水量較高的水源井上推廣。

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[2]見飛龍，梁娜，侍遠，等.水源井智能保護以及遠程控制系統應用研究[J].中國新技術新產品，2013，6（3）:108.

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董家口至東營原油管道工程選址

中國石油化工集團股份有限公司管道儲運分公司將建設董家口至東營原油管道工程，現該工程處于選址階段。目前董家口30萬t級原油接貨碼頭及商儲庫正在規劃建設。根據原油碼頭布局總體規劃和已批復的《青島港董家口港區控制性詳細規劃（2009.12）》，該作業區布置大型原油泊位2個，接卸能力為3 700萬t/a，接卸原油主要來自非洲和中東等地區的進口原油。董家口至東營原油管道工程起點為董家口輸油站，終點分別為齊魯石化和東營輸油站，管道全長364 km，其中董家口至齊魯石化段設計輸量為1 200萬t/a，設計壓力6.0 MPa；齊魯至東營段設計輸量為500萬t/a，設計壓力6.0 MPa；全線設置站場4座，閥室13座。與管道同溝敷設光纜一條。

（本刊摘錄）

Application and Optimization of Digital Construction of Water Source Wells in HeshuiOildom

Lyu Haiwei，Hu Lu
First OilProduction TechnicalDivision of Changqing Oilfield，Qingyang 745400，China

This paper introduces the main equipment and its function for the digitalconstruction of water source wells.In Heshui oildom，the digital management of water source wells realizes unattended operation of on-site equipment，greatly reducing the labor intensity of workers，stabilizing the water yield，reducing the failure rate of water source wells and extending the service life of the equipment，which achieves energy saving effect.Aiming at the disadvantage that the digitalconstruction of water source wells does not detect the water level，the water levelmonitoring system is installed and connected with automatic control instrument to collect water level data of water source wells，and display the data on the station controlcomputer.Thus the digitalconstruction of water source wells is optimized.

water source well；digitization；automatic controldevice；water levelmonitoring；intelligent protection

10.3969/j.issn.1001-2206.2014.04.017

呂海衛（1978-），男，陜西西安人，工程師，2008年畢業于西安石油大學檢測技術及自動化裝置專業，碩士，現從事數字化管理工作。

2013-12-09