段學(xué)彬（慶新油田開發(fā)有限責(zé)任公司）

1 智能油田建設(shè)概況

Q油田自1999年投入開發(fā)，先后經(jīng)歷彈性開采大罐拉油階段、注水開發(fā)管網(wǎng)集輸階段，目前進(jìn)入到智能化管理運(yùn)行階段。

根據(jù)實際情況，解決實際問題，Q油田在油水井生產(chǎn)方面已經(jīng)探索出了自己的應(yīng)用之路。以信息化物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)為技術(shù)載體，以油田智能化建設(shè)為依托，促進(jìn)油田生產(chǎn)各項業(yè)務(wù)、技術(shù)與信息技術(shù)的深度融合，實現(xiàn)油田提檔升級、管理創(chuàng)新、提質(zhì)增效。經(jīng)過幾年的建設(shè)維護(hù)，目前智能化在油水井生產(chǎn)方面主要實現(xiàn)的功能有如下幾個方面：

1）油井主要采集參數(shù)（表1）有電參、力參以及部分井視頻監(jiān)控幾個方面，能夠?qū)ΜF(xiàn)場油井的電流、電壓、沖程、沖速功圖等數(shù)據(jù)進(jìn)行實施采集并存儲，具有抽油機(jī)井遠(yuǎn)程監(jiān)控、閾值報警及遠(yuǎn)程啟停功能。通過數(shù)字化設(shè)備及智能平臺應(yīng)用，油田取消了每天測電流、每月測示功圖和動液面等工作，巡井周期由原來的每天2次延長至7天1次。大大降低員工工作量，崗位員工減少18人，人均管井?dāng)?shù)由原來的20口增加至65口[1]。

表1 抽油機(jī)井現(xiàn)場采集參數(shù)

2）水井能夠自動采集存儲水井油壓、瞬時水量與水表讀數(shù)幾個參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)水井監(jiān)控及恒流注水等功能。集油配注間減少4張電子報表，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，無人值守，減少集配間崗位員工24人。

3）根據(jù)每天自動采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，智能化系統(tǒng)能夠自動生成生產(chǎn)班報表，實現(xiàn)與A2對接與上傳。

2 智能化在油田機(jī)采節(jié)能中的應(yīng)用

2.1 縮短問題井發(fā)現(xiàn)周期，減少無效運(yùn)行

通過智能化應(yīng)用監(jiān)測的及時性，觀察抽油井的工作狀態(tài)，應(yīng)用泵況預(yù)警，及時發(fā)現(xiàn)泵況問題，減少作業(yè)時率影響。同時通過預(yù)警，減少了巡查時間，提高了工作效率。在管理上實現(xiàn)了從發(fā)現(xiàn)→核實→作業(yè)→開井的閉環(huán)管理，有效保證作業(yè)質(zhì)量，較少返工率。

通過現(xiàn)場與iwell結(jié)合，工況管理水平有了較大提高，分析原因更具體，影響作業(yè)時率明顯減少，檢泵周期1 000天以上，減少了抽油機(jī)的無效運(yùn)行，提高了油田開發(fā)和生產(chǎn)管理水平。

圖1中Q11-01井在7月18日顯示泵況不好，載荷比1.09，最小載荷上升，平臺推送抽油桿斷，檢泵證實為上凡爾罩?jǐn)?；Q11-02井于3月18日顯示泵不能正常工作，判斷為桿斷，作業(yè)證實第96根抽油桿公扣斷；Q11-03井于3月10日發(fā)現(xiàn)問題，取樣不出液，從功圖判斷為斷脫，作業(yè)檢泵后證實為游動凡爾嚴(yán)重漏失。

圖1 Q11-01井、Q11-02井及Q11-03井示功圖變化

通過智能化平臺能夠?qū)Σ徽＿\(yùn)行的油井及時發(fā)現(xiàn)，提高油井有效生產(chǎn)時率，提高系統(tǒng)效率，降低機(jī)采井采液單耗。

三年來，油井時率和利用率不斷提高（表2），雙率保持在95%以上，有效保證了生產(chǎn)的運(yùn)行。

2.2 輔助調(diào)參分析、加強(qiáng)間抽管理、控制油井在合理沉沒度運(yùn)行

根據(jù)大密度示功圖資料，能夠及時判斷抽油泵是否在合理沉沒度范圍內(nèi)[2]。

表2 時率、利用率統(tǒng)計

1）針對供液不足的井，及時下調(diào)生產(chǎn)參數(shù)，減少無效抽汲，起到節(jié)能降耗及延長檢泵周期的目的。從圖2上看，3口井均呈不同程度的供液不足，通過及時調(diào)參，最短時間內(nèi)恢復(fù)抽油泵在正常狀態(tài)下工作，節(jié)省了電能，也減少了泵的不正常運(yùn)行時間，從而也減小了泵的損壞速率，延長檢泵周期。

圖2 Q11-04井、Q11-05井及Q11-06井示功圖變化

2）對沉沒度較大的井及時調(diào)大生產(chǎn)參數(shù)，起到產(chǎn)量挖潛的作用。對于有些測不出液面的井，在產(chǎn)量緊張時，可以依據(jù)功圖，對功圖正常的油井進(jìn)行調(diào)大生產(chǎn)參數(shù)，以最大限度挖掘油井潛力。

3）平臺能夠?qū)崿F(xiàn)油井間抽的智能推送，達(dá)到油井最小影響產(chǎn)量和最大間抽時間的合理匹配。同時根據(jù)油井運(yùn)行參數(shù)曲線，能夠很好地監(jiān)督油井間抽的執(zhí)行情況。打開油井動態(tài)數(shù)據(jù)，就能夠很清晰地看出油井在不同時間的運(yùn)行狀態(tài)。

無論是上調(diào)參、下調(diào)參還是油井間抽，都能對油井保持合理沉沒度[3]，在挖掘產(chǎn)量和節(jié)能降耗方面起到很好的作用，智能化系統(tǒng)能夠在該方面的研究與管理上提供數(shù)據(jù)支持。

由表3可以看出，隨著生產(chǎn)井?dāng)?shù)的增加，沉沒度適中井所占比例也在增加，呈現(xiàn)出數(shù)量和質(zhì)量的雙重上升。

表3 連續(xù)3年沉沒度對比

2.3 輔助洗井加藥管理，加強(qiáng)油井平穩(wěn)運(yùn)行

在油井機(jī)采管理中，油井加藥洗井的主要目的即為降低載荷比，依靠智能化油田的實時性，可以判斷出油井是否結(jié)蠟及結(jié)蠟的程度，對于載荷比高的井自動推送加藥或者洗井措施，減少卡井的發(fā)生，提高油井的時率。

進(jìn)行加藥監(jiān)督管理時，從智能化載荷曲線數(shù)據(jù)可以分析油井加藥執(zhí)行情況，多數(shù)油井在好的加藥制度下能夠平穩(wěn)運(yùn)行，如出現(xiàn)載荷曲線異常波動則可以考慮加藥是否按時執(zhí)行，也有部分井會在一個加藥周期內(nèi)載荷隨時間出現(xiàn)規(guī)律性的變化，均能夠用來進(jìn)行加藥監(jiān)督。

Q11-08井日產(chǎn)液10 t，9月份含水75.8%，加藥周期為5天，每次加藥30 kg，從油井動態(tài)數(shù)據(jù)中載荷曲線看（圖3），該井按周期加藥，效果較好。

表4 載荷比數(shù)據(jù)對比

由表4可以看出，2016年平均載荷比在2.0，超過3.0的油井49口，2018年平均載荷比1.5，載荷比高于3.0的只有25口，大幅度的提升了載荷比的管理標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 智能平衡管理，提升油井五率

采用的功率平衡法，系統(tǒng)實時跟蹤分析油井功率平衡變化，自動優(yōu)先調(diào)平衡井，智能推送油井調(diào)平衡塊位置方案，經(jīng)數(shù)據(jù)管控中心審核后工單直接派發(fā)至保障班組，系統(tǒng)自動對調(diào)后效果自動跟蹤驗收，實現(xiàn)平衡精準(zhǔn)管理（圖4）。

平衡率由按天/月監(jiān)控分析到實時監(jiān)控分析，監(jiān)控質(zhì)量提升；指令直接下達(dá)到一線班組，優(yōu)化運(yùn)維機(jī)制，運(yùn)行效率更高。同時高平衡率能能降低個別問題井對機(jī)采節(jié)能的影響，提高系統(tǒng)效率[4]。

圖3 Q11-08井載荷曲線

圖4 智能平衡管理流程

2018年作業(yè)區(qū)配平均平衡率突破90%，目前保持在95%左右，持續(xù)提升的同時，作業(yè)區(qū)油井系統(tǒng)效率也不斷的提升，目前高于歷時最高水平，保持在12.51%的高水準(zhǔn)（表5）。

表5 平衡率和系統(tǒng)效率統(tǒng)計

3 智能化在油田地面工藝中的節(jié)能應(yīng)用

3.1 集油系統(tǒng)

2017年累計消耗燃?xì)?02×104m3（消耗商品氣239×104m3，伴生氣263×104m3），其中集油部分消耗366×104m3，占據(jù)主導(dǎo)地位，如何控制集油部分用氣成為根本問題，針對這一問題建成了平穩(wěn)高效的低溫集輸[5]。

依托智能化平臺，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，建立摻水壓力與摻水量以及回油溫度關(guān)系曲線，實時把握生產(chǎn)動態(tài)；結(jié)合摻水自控，實現(xiàn)集油環(huán)智能個性化摻水，平均回油溫度穩(wěn)定控制在33.5℃平穩(wěn)生產(chǎn)，較之前人工巡檢降低10℃。

噸液用氣量實現(xiàn)連年穩(wěn)定下降，2018年集油環(huán)摻水量較上年減少696 m3/d。

噸液用氣量實現(xiàn)連年穩(wěn)定下降，2018年單環(huán)摻水量較上年減少0.4 m3/d，噸液耗氣下降0.49 m3/t，總氣量節(jié)約22.9×104m3（表6）。

表6 連續(xù)兩年耗氣對比

3.2 注水系統(tǒng)

利用智能RTU技術(shù)，注配間可以實現(xiàn)柱塞泵頻率與水井油壓、注配間匯管壓力的變頻連鎖，能夠?qū)崟r合理匹配配注量、柱塞泵頻率與泵效關(guān)系，在完成配注的情況下，減少回流量[6]。當(dāng)有水井堵塞，泵壓高時變頻連鎖功能能自動加降低柱塞泵頻率，防止發(fā)生高壓憋泵。智能RTU技術(shù)能提高注水精度，降低注水單耗。

表7可以看出，連續(xù)三年注水單耗實現(xiàn)穩(wěn)固下降，2016年注水單耗在6.25 kWh/m3，而2018年注水單耗5.59 kWh/m3，2018年注水用電較2016年注水情況應(yīng)節(jié)約用電56.7×104kWh。

表7 注水單耗情況對比

4 結(jié)論及建議

1）依托智能平臺，采用電子巡檢，問題的處理的巡檢方式，大大降低員工工作量，人均管井?dāng)?shù)由原來的20口，增加至65口。

2）智能平臺能夠?qū)Τ橛蜋C(jī)井示功圖進(jìn)行實時監(jiān)控，促進(jìn)油井時率提高，保持油井合理沉沒度，提高系統(tǒng)效率。

3）通過建立摻水壓力與摻水量以及回油溫度關(guān)系曲線，可以實時把握集油環(huán)生產(chǎn)動態(tài)，降低集油環(huán)回油溫度10℃，大幅降低單環(huán)摻水量和噸液耗氣。

4）建議開展智能RTU摻水研究，應(yīng)用智能RTU自動調(diào)整，模擬人工現(xiàn)場操作，保證集油環(huán)最低回油溫度運(yùn)行。已經(jīng)完成兩個配注間，逐步將實現(xiàn)全覆蓋。

5）建議智能RTU注水項目推廣，對生產(chǎn)參數(shù)模擬計算和變頻聯(lián)動，實現(xiàn)配水智能調(diào)整，提高注水精度，提高注水量與注塞泵頻率匹配度，降低注水單耗。

6）建議推廣抽油機(jī)井應(yīng)用貝特智能閉環(huán)管理系統(tǒng)，根據(jù)井口產(chǎn)液情況自動調(diào)整適配生產(chǎn)參數(shù)，產(chǎn)量和能耗最佳結(jié)合，提升機(jī)采有效運(yùn)行。

7）建議完善智能開發(fā)專家系統(tǒng)，通過生產(chǎn)波動和開發(fā)指標(biāo)預(yù)警，逐步實現(xiàn)油水井智能調(diào)配，并開展水井智能分注試驗，提高智能開發(fā)水平。