油水井措施施工數字化監控平臺的設計與實踐

顏廷虎

摘要：在當前數字油田建設逐步深化的前提下，整個油田行業當前急需解決的問題就是如何實現油水井措施施工的有效管理。本文充分結合了油田實際的生產狀況，并針對當前油、水井措施施工過程中存在的各種問題以及實際開展油水井措施施工的具體需求進行了深入分析，并在此基礎上提出了就一定可行性的油水井措施施工數字化監控平臺設計方案。希望能夠為整個油田行業措施施工提供一定的參考價值。

關鍵詞：油水井;措施施工;數字化管理;監控;設計方案

引言

油田在經過多年的生產開采后，整個油水井生產狀況會逐步下降，在這種情況下我必須要針對油水井實施相應的壓裂、酸化、堵水等相關作業來進一步提升油田的生產作業效率以及油井的采收率，這也是當前油田進一步提升經濟效益的主要方式。但是，由于油田各個生產作業區存在嚴重分散、通信不通暢等各種問題，使得現場作業人員以及管理人員很難實現對油水井措施施工現場的動態管理，也并不能及時獲取油水井生產過程中的各種生產數據，而各種人為因素的影響也導致落實施工生產現場不能得到有效控制。鑒于此，針對整個油田措施施工工藝流程實施嚴格的信息化監控管理具有非常重要的現實意義。

1 油水井措施施工現狀

1.1油水井措施施工存在問題

目前針對油水井開展的措施施工主要有壓裂、酸化、堵水等幾種作業方式。上述幾種施工工藝目前仍然存在以下一些問題：首先，在實際進行壓裂酸化施工過程中經常會由于不合理的工藝參數設置，導致井下出現壓不開、砂堵、砂卡等事故[1];其次，堵水調剖工藝施工過程中經常會出現由于工藝措施落實不夠精確等問題，例如在實際進行堵水調剖過程中調剖劑的用量把握不夠合理;再次，在措施施工過程中經常會導致有毒物體泄漏造成人員傷亡事故，對環境造成嚴重影響;另外，措施施工現場環境惡劣，通信條件相對比較差，不能夠實現措施施工的即時數據采集與控制，對突發事件處理能力比較低。

1.2需求分析

針對上述存在問題分析以，油田行業必須要針對措施施工現場建設起完善的措施施工數據采集、視頻監控、數據遠程傳輸綜合系統，針對措施施工全過程個個關鍵生產環節數據進行及時采集，并將其統一傳輸到管理中心，這樣就能夠實現高效的作業現場信息數據共享、遠程專家診斷以及現場監控。

2.油水井措施施工數字化監控平臺方案設計

2.1現場數據采集及傳輸單元

2.1.1現場傳感器

在油水井措施施工現場中壓力、排量、砂比等數據都是重點的監控和采集參數，必須要在現場通過設置壓力傳感器、流量計以及專用傳感器來進行數據采集，鑒于傳感器的精度、可靠性在很大程度上對措施施工現場運行質量會產生巨大影響。因此在方案設計過程中最終選擇了電容式壓力傳感器、電磁式流量計、發射型密度計來進行措施施工現場數據采集[2]。

2.1.2攝像機

施工現場監控影像數據需要實現遠程傳輸，由于受到網絡帶寬等因素的影響，可以選擇低照度感紅外一體化標清網絡攝像機，根據生產現場實際需求來設置合理的視頻監控點位，還可以通過設置自循環功能而實現整個生產作業現場的全覆蓋監控。

2.1.3RTU單元

在油田措施施工現場進行數據采集以及傳輸的過程中RTU最關鍵的處理器，就能夠實現傳感器采集數據的順利接入，但是必須要對通信過程中的數據通信方式進行充分考慮。

2.1.4通訊模塊

目前在通訊領域有線以及無線傳輸方式應用非常廣泛，在油田領域中主要應用了內網以及公網兩種網絡通信方式。充分結合油田措施施工現場實際作業情況。可以通過以下兩種通訊方式來實現數據傳輸：首先，要充分應用油田數字化建設過程中建設完成的通訊網絡，建立起工業級別的無線網絡橋接方式，以此來實現RTU采集數據與經常網絡之間的順利接入，通過這種無線網絡傳輸方式有效的解決了油田通訊距離遠、跨度大的問題;其次，針對一些沒有建設數字化通訊網絡的偏遠地區，可以通過建設完整的GPRS DTU，來充分利用公網實現RTU采集數據順利接入網絡。

2.2遠程服務器監控平臺

2.2.1操作系統

針對油田措施施工施工現場要具體特征，必須要充分保證整個操作系統的適應性以及驅動程序的完整性，最終選擇windows XP SP3版本作為遠程服務器的操作系統，并在整個操作系統中額外加裝了工業組態軟件、DTU驅動、視頻驅動、專用接口驅動。

2.2.2組態軟件

為了充分保證推進措施施工現場監控系統運行的穩定性，在充分考慮施工現場作業環境后，最終選擇了在技術上相對比較成熟、功能上相對比較全面的工業組態軟件，這樣就使得軟件平臺以網站發布但整體開發周期進一步縮減，整體開發成本也得到了有效控制;而且后期應用過程中的維護保養難度也進一步降低，也能夠實現后期各種功能的進一步擴展。

3.實踐應用

我們小區塊油田針對其油田作業區塊堵水調剖措施施工現場建立起了現場數據采集傳輸系統，在經過嚴格的安裝調試后，在作業指揮部安裝的遠程服務器完全達到了預期的遠程監控目標。

3.1硬件功能

（1）數據采集 在該油田數字化監控平臺建設過程中主要使用了RTU控制器，在該控制器下配備了兩路RS485通訊，其中一條通訊路線主要是用來針對作業現場智能流量表的即使已經累積流量數據進行采集;而另一路通行路線主要是用來將采集的數據及時傳輸到服務器。

（2）視頻監控 充分利用其成效將兩路不同的視頻進行固定，而且集成撬都具備了高度適當調節的功能，并配備了陣列LED燈來實現夜間的燈光，整個視頻監控設備充分利用SD卡存儲實現了數據本地存儲，而且還能夠通過油田自身的局域網絡來實現數據要及時傳輸。

3.2 軟件部分

（1）RTU軟件 其呈現部分能夠實現模擬量A/D轉換采集，并通過GPRS DTU通訊來進行測試。

（2）服務軟件平臺 充分利用現代工業級的組態軟件平臺實現了整個作業現場數據實時顯示、指標動態變化趨勢、數據報表、異常報警等功能。

4 效果評價

油水井措施施工數字化監控平臺在實踐中的應用，是對當前油田數字化建設要進一步深化和改造，完全實現了整個油水井措施施工作業現場信息的高度共享，并針對現場實現了實時視頻監控，完全達到了油田措施施工現場監控的預期目標。

參考文獻：

[1]周錫生，任佳維，郭成，曹晶晶，祖琳，張海霞. 油田水驅精細挖潛措施經濟效益評價方法[J]. 大慶石油地質與開發，2016，35（04）：63-67.

[2]王海翠. 利用油水井措施支持決策系統實現方案管理現代化[J]. 內江科技，2009，30（12）：14+25.