油井監控技術在油田自動化系統中的應用價值

黃 磊

（宏華（中國）投資有限公司，四川成都 610036）

1 油田自動化系統與監控技術概述

1.1 油田自動化系統概述

隨著科技的不斷進步與發展，為了提高生產效率，在很多生產領域中引入了自動化控制技術，并且逐漸成為大型工業化作業中必不可少的一部分，其占據著核心地位，發揮著保障安全的作用，在油田作業中同樣如此。油田的自動化系統指的是對計算機控制裝置的統稱，因此常常也將其稱為主控系統，猶如人體的大腦與神經系統。油田自動化系統主要由工業級計算機、通信網絡、儀表、PLC 等構成。而工業級計算機則又包含UPS、顯示器、主機、打印機、音響等等系統；通信網絡則由現場總線電纜、以太網網線、光纖電纜等構成；儀表主要由檢測、計量、執行構件、轉換等儀器儀表組成，PLC 則包含電源、CPU、通信、I/O 模塊等部分。

1.2 油井監控技術概述

大部分的油田油井分散在各個采油場中，很長時間一來，監測與控制油井工作情況是采油場面臨的一項重要且難度較高的工作內容，大部分的油井是由油井巡視員或者維修工定期開展檢查和維修，但是伴隨著油田自動化生產水平的不斷提高，油井無人值守所逐漸取代了早期的巡視員方式。在油井監控系統中，應用的無線數傳終端產品以及相應的監控監管，由該系統中的無線遙測遙控主機將單口采油井作用狀態監測數據以無線的方式發送給監控中心，通過各種模式達到集中監控各個單井狀態的目的，減少了人力資源成本投入，縮短了發現和排除油井故障耗時。油井監控系統的結構主要包含油井場內各類關斷閥、控制閥、變送器、井場遠程終端裝置以及現有的軟件系統。從整體上看，油井監控系統可以分成三個框架，①框架為系統終端，其主要用于現場監控中，具備準確且實時采集儀表負荷傳感器、電流電壓互感器以及功率因數變換器等相關信息；②為網絡傳輸，當前油田自動化系統中常應用有線網絡與GRPS 無線網絡傳輸數據；③信息中心。其功能是對監控傳輸過來的信息進行統計與處理。上述三個框架分工協作，共同保證了油井作業系統安全穩定運行。如圖1所示[1]。

圖1 油井監控系統組成

2 油田監控技術在油田自動化系統中的應用價值

由于在油田作業過程中，環境復雜，再加上氣候、溫度等各方面的因素，從而增加了獲取和分析數據的難度，而引入監控技術后，便能夠為很多工作的開展提供便利。歸納起來，在油田自動化系統中應用監控技術主要有以下應用價值。

2.1 提升油田作業監控的質量

在油田自動化系統中，借助監控技術，能夠準確地分析出油田的技術現狀，協助管理人員全面了解生產的各種數據信息，包含油井的壓力、溫度等，在掌握這些數據信息的基礎上，實施生產管理策略，從而確保了油田生產作業的安全性與可靠性。

2.2 節約資源防控風險

在油井作業過程中，考慮到大部分區域屬于危險區域，存在很多不可控因素，在自動監控技術的輔助下，方便對油井的作業情況進行全面監控，有助于降低作業過程安全風險的發生，同時還能掌握配電現狀，采取智能化或者自動化的監控手段，整合資源，達到節約與優化配置資源的目的，減少經濟成本支出。

2.3 維護油井設備

油井的監控系統擁有智能化的特征，系統組成比較全面，操作比較便利。采取模塊化的設計形式與圖形化的構成，能夠達到智能分析相關數據，從而確保作業得以有效執行。伴隨著技術的不斷發展，應用在自動控制系統中的監控技術也不斷得以升級改造，能夠結合不同時間段，采用差異化的工作模式，從而極大地保障了系統獲得數據的及時性，確保能夠信息采集的高效性，達到保護油井設備的目的，延長了油井設備的使用時間[2]。

2.4 減少人力資源成本

在油田作業開采過程中，因為各種因素的影響，存在各種危險因素，而在油田自動化系統中應用監控技術，可以避免傳統作業過程中由人工監測故障的問題，減少了人力資源成本的投入，從而實現了人力資源的優化配置，實現了油田生產作業和經營成本投入的最低化。

2.5 提高了生產的安全性

油田生產經營大多處于高風險的區域，威脅作業人員的生命安全，而在自動化作業過程中引入監控技術，采取智能化的方式監控油田作業過程，能夠在第一時間發現存在的安全隱患，并迅速采取對策，降低了安全事故的發生率，提高了生產的安全性[2]。

3 油井監控技術在油田自動化系統中的具體應用

3.1 監控技術在電潛泵控制系統中的應用

電潛泵控制系統主要由遠程裝置、變速驅動器構成，而不同的組成部分決定了其功能與使用標準也不盡相同。其中遠程裝置的主要功能是對相關數據信息進行收集，同時還可以控制變速驅動器，而變速驅動器的主要功能是控制電潛泵。為了凸顯油田系統的智能化與系統化特征，常常借助通信功能，將中央監控和終端MTU 連接起來，從而由中央監控按照相關作業要求控制電潛泵。在油田具體作業中，常會發生運行裝置不運行的現象，為了避免影響油田生產進度和效率，便需要在實踐中全面掌握各項影響因素，借助變速驅動器收集到的數據信息，對傳感器井底的壓力進行控制，從而完成電潛泵的控制工作，確保整個工作能夠有序開展，提升油田生產的效率[3]。

3.2 監控技術在抽油機系統中的應用

為了更好地監控抽油機，其一大重要基礎條件便是抽油機的控制器一致，通常應用一臺抽油機控制器便可以達到控制的目的。在開展監控過程中，抽油機控制器的主要功能是記錄相關數據，從而極大地提升了獲取數據信息的效率，減少了時間支出，能夠將油井的具體工作情況真實反映出來。當抽油機完成工作后，再將油溫、壓強等描繪出來。當前，抽油機油井監控常見的系統主要有兩類：①自噴井監控系統，該系統主要是通過對油嘴位和開度進行控制來掌握油田實際的生產情況，在應用時還需要考慮各項數據的完整性與準確性，從而拓展其采集的范圍，常見的如油壓、油溫等等，從而為油井的開采提供參考。②電潛泵油井監控系統。該監控系統的核心條件為電潛泵變速驅動器和遠程裝置，二者均能夠對電潛泵進行控制，從而獲得更多的信息數據，從而提升技術水平[4]。

3.3 監控技術在油田中央監控自動化系統中的應用

油田中央監控自動化控制系統主要包含現場控制單元和控制中心，在上述系統的相互影響下，推動對油田生產的監控。在該系統中，核心部分是控制中心，而現場控制單元則是保障系統運行正常。為了確保系統運行的穩定性和效果，需要搭配穩定的電源和計算機，只有電源對該系統進行持續性供電，才能確保油田中央監控自動化控制系統始終處于工作狀態。另外，油田中央監控自動化耦控制系統能夠詳細記錄并全面分析油井作業形成的數據信息，并匯總記錄的信息，通過表格的形式體現數據，方便工作人員詳細分析各項數據，并根據數據信息對結果進行分析，從而明確該控制系統在應用過程中存在的問題，分析問題的原因所在，制定相應的解決方案和措施，找準故障點和事故發生位置，以免該系統運行存在的巨大的安全隱患。由此可見，將監控技術應用在油田中央監控自動化系統中，最大的優點是能夠同時處理多個客戶端，充分滿足客戶的不同需求，并第一時間將具體的數據信息反饋回來，方便相關工作人員迅速找到對應的資料，進一步優化和完善工作流程。

4 將油井監控技術應用在油田自動化系統中的保障措施

4.1 掌握系統原理，提高系統應用效果

油井監控技術應用在油井自動化系統中主要包含通信系統、監控中心、井口設備三個方面。其中通信系統的主要功能是在公共信息平臺的支撐下實現通信；監控中心主要由數據收發程序、數據接收器、web 發布系統、數據庫等構成；井口設備則主要由主機、多種測量傳感器等構成。每隔固定的時間段，傳感器便可以完成一次數據的采集，同時將獲得的數據利用無線網絡傳輸給主機，當主機在接收到該數據后，對比通信協議完成數據的篩選與密封，在GPRS 技術的輔助下，按照既定的周期間隔將數據發送至監控中心固定的IP 上，當后臺軟件在接收到數據信息后，通過對數據信息處理后，將其轉變成可讀數據，也可以將其用圖表的形式進行存儲，也可以通過發送短信發送至手機，借助GPRS 技術遠程監控圖片。

4.2 重視各功能模塊的安裝質量，增強應用效果

具體而言，可從以下幾個方面著手：①監控系統主機安裝環節，需要以油井實際情況作為基礎，將主機安裝在點控制柜中，并將其固定好。②在載荷傳感器這一安裝環節中，應當將其安裝在方卡子與懸繩器中間，并注意將其壓緊。③在壓力傳感器這一安裝環節中，首先需要將閥門關閉，再完成壓力傳感器的安裝，將其擰緊后再將閥門打開。④在安裝溫度傳感器時，需要結合現場的環境進行安裝，通常是先在油管上安裝盲管，然后再在油管上安裝盲管，最后再安裝溫度傳感器。⑤在安裝電泵井主機時，需要將其安裝在電泵室中，然后在電控制柜中安裝EDA0933，最后連接好數據線、電源線、主基線等部分。⑥在自噴井與氣井監控系統主機這一安裝環節中，考慮前者屬于無線傳感器，其內置干電池，從而方便結合數據的發送頻度提高其使用壽命，同時通過太陽能的方式實現供電，因此通常將其主機安裝在自噴井與氣井的工作臺頂部。

4.3 注重監控系統的調試

當完成上述工作后，還需要及時檢驗監控系統的應用效果，所以還需要高度重視系統的調試。在試用階段，需要結合運行的具體情況來掌握系統的運行狀態，同時對系統的功能不斷優化，從而全面保證整個系統處于安全的運行狀態。

4.4 采取有效措施提高油田自動化系統的安全性

具體主要采取兩個措施：①采用自動監控方式。由于油田作業環節多，過程復雜，再加上工作環境惡劣，容易受到氣候、環境等因素的影響，假如采取傳統人工的方式監控油田作業，難度較高，而且還可能影響油田生產的穩定性與安全性，引起各類安全隱患。因此在油田自動化系統中采用油井監控技術，不僅可以幫助油田作業人員迅速了解油井具體的工作壓力、蒸汽溫度、采油電壓等，而且通過這些信息對作業的安全性、穩定性進行評估，針對不安全因素及時制定策略。另外，在油井自動化控制系統中應用油井監控技術，即便在高壓高危的環境下，依然能夠全面監測油井的實際工作情況，實現了資源的優化配置。②注重計算機安全保障系統的優化。當前已經全面步入了信息化時代，計算機技術滲透到人們生產與生活的各個領域中，假如不能針對計算機技術設置相應的安全保障系統，便容易遭受黑客的攻擊，進而修改甚至破壞數據，對這個系統造成難以預估的危害，因此在通過網絡傳輸數據時，還需要積極應用數據加密技術以及其他安全防護手段。

5 結束語

綜上所述，油井監控技術應用在油田自動化系統中，其主要包含應用在電潛泵控制系統、抽油機系統、中央監控自動化系統中，不僅可以提升油田作業監控的質量，節約資源防控風險，而且還能維護油井設備，保證油田作業安全有序進行。同時還有助于提升油井工作工作效率和工作水平，推動我國油田生產朝著智能化的方向發展。