注水井自動監控系統在數字化油田生產中的應用

韓麗娟

摘要：為了有效提升注水井的日常管理，研究并且將生產物聯網系統在油氣中使用，油田開始研究注水井自動監控系統。這個系統主要是在井口的位置安裝流量自動監控的儀器、在干線的兩端安裝兩個壓力變送器的改造計劃，使用生產物聯網系統和走動監控系統，安裝儀表和辦公室中控室有實時的溝通，為了實現注水井水量自動計量進而遠程的調節、油壓泵壓遠傳等等功能，保證單井可以精準注入，提升注水的效果。

關鍵詞：注水井;自動監控系統;數字化;油田生產

前言：

隨著對系統的深入研究以及推廣，已經實現了自動采集、遠程取得油井、計量、聯合站生產數據的功能，為了提升生產采集中日常管理的有效性以及科學性。然而，在生產管理的重要組成部分的注水井管理中還沒有投入項目的建設。傳統的注水井管理期間，工作人員每天需要檢查兩次，使用人工的方式調控水量，這樣不僅僅消耗時間，還會出現調控的失誤。如果在工作人員兩次檢查中間，壓力突然變化或者出現問題，沒有及時解決，就會導致停工的可能。因為，為了生產數據的及時、準確，給建設數字化油田做基礎，油田的專家研究了注水井自動監控系統。

一、系統的概述

數據的采集和控制層、數據的傳輸層以及生產監控管理層這三層架構可以組成油氣生產物聯網系統。

注水井的自動監控系統是依靠油氣生產物聯網系統的三層模型架構，重點改造數據的采集以及控制層、生產監控、管理層，充分使用數據的傳輸層支持遠程數據的發送，達到注水井自動配水以及遠程監控管理的目的。

采集和控制層主要是選擇在注水井井口安裝有電動執行機構的控制流量的儀器，在干線的兩端安裝壓力變送器的工藝改造，為了達到瞬間注水量、壓力的自動計量以及瞬間調節水量的功能[1]。與此同時，安裝儀表是借助485通信電纜和油氣生產物聯網系統連接目前的油井遠程終端的油井，為了油井遠程終端可以采集以及控制命令上傳下達，然后把注水井自動配注體系鑲嵌到數據采集以及控制層中。

數據傳輸層，遠程終端單元借助心跳機制已經組成的通信網絡，把采集的數據實時發送到辦公室的控制機上，然后辦公室操作人員給出控制的指令，充分實現整套系統的無線遠程控制功能。

生產監控以及管理層，工控機先把遠程終端單元上傳的數據儲存在數據庫中，借助工控機上的組態監測、展示以及分析的功能;把數據傳遞到油水井生產數據管理系統以及采油、地面工程管理的系統數據庫中，為了實現自動生成報表功能。

二、系統組成

（一）井口裝備部分

井口裝置都是經過在井口安裝流量控制器，并且在干線的兩端安裝高壓壓力變送器，主要是為了累計流量以及記錄瞬間流連、泵壓以及油壓等等生產的數字參數。

（二）流量控制器

為了實現注水井現場的自動計量以及自動配水的目的，選擇的流量控制器應該配備電動執行機構，按照設定的數值自動控制水量。

應該對可能存在的通信故障、臨時斷電、水質不好出現的管徑卡住的實際情況，應該改裝流量控制器[2]。經過改裝的控制器可以在有故障出現的時候，自動存儲上一通信節點的設定數值，然后調節水量。在電磁流量計的地方安裝蓄電池，可以保障在停電的時候將累計流量儲存起來，盡量達到有通電故障的時候，對正常的生產沒有影響等。測量管道測量的時候使用的是電磁感應原理，在管道中沒有活動、不堵塞、損失小，防止出現卡表的情況。

流量控制器是經過人工的設置或者是遠程設置的流量數值以后。有關執行機構會按照設置的流量自動經過電機的旋轉調節閥門的開啟度，把測量的瞬間流量值和設置的流量值比較。如果瞬間流量會大于設置的數值或者是超過規定的范圍，流量控制器就會發出打開大流量的命令，指導瞬間的流量靠近設定的數字。

執行機構是經過減速裝置的電機驅動裝置，其中包含著電機以及閥門組件。它擁有電子顯示、閥門位置指示、手動調節的功能。使用手動關閉閥門的時候，因為減速裝置以及閥門壓力自平衡系統，比較省時省力。

（三）壓力變送器

注水井自動監控系統中，兩塊壓力變送器主要是安裝在干線的兩端，主要是對泵壓以及油壓數字采集，其中數據的傳輸以及流量控制器使用RS485通信模式，使用總線分配器把流量控制器、兩塊壓力變送器的通信電纜合成一組，這樣可以節約材料并且可以減少難度[3]。但是需要配備LCD顯示以及就地操作的功能，盡量滿足工作人員直觀觀察壓力變化。使用儀器自身的電源以及被測介質都全部實施隔離，這樣就會擁有準確計量以及可靠性較高的特點。

三、系統應用以及效果

計算注水井的水量、遠程調節、出現異常壓力警報、生產報表自動生成等等功能，可以提升管理的精準度以及對管理油田的生產提供方便。

降低注水能耗的損失，提升注水以及計量的精準度。

工作人員在控制室的操控機器上就可以遠程錄取資料以及調解水量，可以有效減少工作的強度，并且降低高壓操作的安全隱患。

為了有效減少對地層的出現的損害，使用預警系統對高壓的報警，在出現低壓的時候報警，可以減少管線穿孔出現的安全環保問題。工作人員可以按照報警的情況及時使用有關措施，可以提升生產的質量。

運用生產曲線的自動繪制和工礦診斷分析功能，可以幫助基層的工作人員提升分析的能力。

結語：

綜上所述，經過在油田成功使用注水井自動監控系統后，就證明注水井自動監控系統充分實現注水井的水量計算和遠程調節水量、遠程傳輸油壓泵壓力、異常警報等等，這樣也將傳統的工作人員每天檢查以及抄寫壓力表、改變水量的工作，現在在電腦上就可以實時操作并且監控。這樣也減輕了工作人員的工作壓力以及工作量，充分實現精準化注入。

參考文獻：

[1]馬洪生. 自動化儀表在數字化油田中的應用探討[J]. 中國設備工程，2021，（12）：191-192.

[2]趙成義，趙成忠，黃巧珍. 注水井自動監控系統的研究與應用[J]. 自動化技術與應用，2010，29（09）：92-96.

[3]， 注水井自動監控系統. 山東省，中國石化勝利石油管理局采油工藝研究院，2009-01-01.