氣田智能化氣井監控系統分析

董占民 郭宇 汪洋

摘要：氣田智能化是氣田發展的主要趨勢，全面實現氣井監控智能化、集輸處理智能化也是未來氣田生產管理優化的重點。而氣田智能化氣井監控系統可在單井生產過程中實時監測油氣生產過程，并進行生產問題的預測分析。文章以氣田智能化氣井監控系統為入手點，闡述了氣田智能化氣井監控系統運行原理，剖析了氣田智能化氣井監控系統運行優勢。并結合具體項目，對氣田智能化氣井監控系統應用過程及效益進行了簡單分析。

關鍵詞：氣田;智能化;氣井監控系統

前言：近幾年，我國氣田儲層非均質性、低壓、低滲透、低豐度特征逐漸突出，氣田監控管理也面臨著氣井井數多、氣井壓力變化不均衡、管理壓力大等諸多難題。而通過氣田智能化氣井監控系統的構建運行，可以實現智能化氣井監控管理，降低工作人員壓力，提高氣田儲量動用程度、開發效果?；诖耍瑢馓镏悄芑瘹饩O控系統進行適當分析非常必要。

一、氣田智能化氣井監控系統原理

氣田智能化氣井監控系統基本原理主要是以油氣生產工藝鏈流程模擬為重點，將采集的同一地質區塊內氣井的生產層位、井型、壓降速率、產水量、井口壓力等實時工藝生產數據進行統計分析，并輸送到機理模型中進行模擬計算，獲得無法直接采集的生產運行數據。隨后為每一口氣井創建生產參數、運行控制模型，在模型中對采集數據、模擬計算結果進行全方位分析。同時在智能應用、可視化平臺支持下，通過網絡程序，實時了解氣田生產狀態。操作者也可以根據階段生產需求，在網絡程序中進行需要調整生產數據的輸入，實現提前預測、規劃操作[1]。

二、氣田智能化氣井監控系統優勢

1、運行最優化

現階段多數高維度、多變量氣田生產系統工藝參數控制點設定由操作者經驗、操作手冊決定，一旦實際操作產量發生變化，單純依靠操作者并不能在短時間內將氣田生產調整至最佳狀態。而通過氣田智能化氣井監控系統建立，可以井口傳感器為節點，通過采集氣井壓力、流量、溫度數據，借助內部機理模型，對生產數據進行大數據分析，識別關鍵變量，獲得最佳操作參數模型，保證氣田運行最優化。

2、操作智能化

氣田智能化氣井監控系統可以通過“假設分析”，結合生產操作調整要求，預先設置氣田生產運行參數，實現對氣田運行中引入其他操作時帶來影響的提前預測。如在氣田需要進行清管操作時，可以提前預演清管操作，獲得最佳操作參數組合，避免因清管人員經驗不足導致的管道破裂、中斷問題發生。

三、氣田智能化氣井監控系統關鍵技術及應用

1、關鍵技術

氣田智能化氣井監控系統關鍵技術包括電子巡井技術、井場侵入報警技術、遠程自動加注泡排技術、遠程開關井技術、氣液兩相計量技術、自動調節井口流量技術等[2]。

電子巡井技術主要是通過監控氣井生產畫面，進行瞬時流量、油壓、外輸溫度、累計流量、緊急切斷閥狀態、電源電壓、外輸壓力等氣井生產數據的實時采集。同時進行報警值設定及采集生產數據自動比對，可以在發生異常情況時及時報警;井場侵入報警技術將井場內部安裝的紅外探測器、井場視頻攝像機進行了有機整合，在遇到外來物體入侵時，可以自動攝像拍照并將照片傳輸至監控中心，保證氣井生產場地安全性;遠程自動加注泡排技術可以依托氣井生產場地上位機、或者RTU（遠程終端單元），進行自動加注系統遠距離控制模塊的編寫，綜合利用平衡罐自動滴注、太陽能智能泵注、遠程自動投放泡排棒等方式，智能化控制電磁頭、注劑泵啟動或停止，實現自動泡沫排水采集;遠程開關井技術可以指令控制的方式，結合單一氣井間歇生產遠程控制要求，進行氣井井口緊急切斷裝置調控，保證突發事件發生時高低壓自動切斷功能正常發揮;氣液兩相計量技術主要是依據光譜分析原理，在線進行氣井產氣量、產液量計量及氣井氣液比計算，獲得氣井產氣量、產液量規律，為氣井生產制度優化改進提供依據;自動調節井口流量技術可以利用電動執行機構代替井口針閥。同時在井口太陽能致辭小，根據外輸流量計記錄數據，對閥門開度進行調整，達到氣井生產量自動調整的目的。

2、應用過程

在應用過程中，氣田智能化氣井監控系統可以在控制流量、套壓的同時，利用時序控制的方式，對間歇井裝置進行自動化管控[3]。其中流量控制主要是利用氣田智能化氣井監控系統優選方式，以某一類產能為計算主體，對某一氣井限制流量在特定范圍內生產量進行核算。隨后利用流量限制的生產方式，對流量上下限參考值進行細化設置，結合井口針閥開度調整，可以有效控制氣井流量生產;而套壓控制主要針對部分套壓較低氣井，在套壓低于規定值后，根據氣井生產標準，進行氣井最高套壓、或者最低套壓制設置。隨后利用氣井RTU，依據實時監測套壓數據，對氣井外輸電磁閥開關進行數據控制，保證氣井套壓制一定。除此之外，針對實際生產階段部分套壓較低但流量穩定的間歇井，也可以利用流量套壓復合智能控制的方式，設定恰當的氣井智能控制條件（如在日流量低于標準值時啟動電磁閥，在套壓高于標準值時關閉電磁閥）等;而針對部分壓力下降速度快、流量處于較低水平間歇井監測控制時，可以進行氣井時序控制開始日期、結束日期、生產周期，在氣井RTU的支持下，進行氣井外輸電磁閥開關控制，促使氣井可以在規定周期內生產運行。

3、應用效益

從2017年開始，擔負A區氣田開發職責的天然氣產銷廠為有效提升氣田管理效能就提出了氣田智能化改造、站場無人員值守的目標。在近幾年發展探索過程中，該廠區有序對采氣管理區8個集氣站、52口氣井工藝流程進行自動化改造，并將5個集氣站改為無人值守站，對52口氣井實行遠程監控管理。通過上述自動化智能化改造，不僅實現了氣井日常生產數據的全部自動采集、遠距離傳輸，而且將電子監控管理全面覆蓋了氣田。

改建后的氣田智能化氣井監控系統，可以對氣井調節井口流量、積液井自動泡排、間歇井生產進行嚴格監控，井口自動化操作有效率在95.0%以上。在52口氣井生產過程中，若依據以往人口操作泡排、調節流量、開關井，每口氣井執行操作時間為300s，需要兩名工作人員每天進行八個小時的重復勞作;而利用氣田智能化氣井監控系統僅需一個人對52口氣井操作運行情況進行審核，工作效率可以提高20倍。除此之外，通過氣田智能化氣井監控系統對前后52口氣井產氣量進行匯總剖析，可以在短時間內獲得每一口氣井增產氣量數據，為氣井壓降速度調控提供有效指導。

總結：

綜上所述，氣田智能化在減少氣田停機頻率、重大工藝改進調試時間的基礎上，可以降低氣田正常運行費用，提高氣田正常運行經濟效益。因此，氣田管理者應將單井生產智能化作為氣井精細化管理的有效手段，構建單井生產監控系統，實時監控單井生產數據，選擇最佳生產方式，同步提升氣井采收率、運行年限。

參考文獻：

[1] 趙勝蘭， 劉承佚. 涪陵氣田頁巖氣井臨界攜液流量計算新模型[J]. 云南化工， 2019（5）：167-170.

[2] 劉幫華， 季偉， 王軒. 大數據分析在榆林氣田氣井腐蝕規律研究中的應用[C]// 第十四屆寧夏青年科學家論壇石化專題論壇. 2018：111-113.

[3] 王香增， 馮東， 李相方. 考慮時變效應的致密氣井產能評價——以延安氣田為例[J]. 石油學報， 2019（11）：459-459.