油田动态监测系统分析

张冬梅 李永波

（1、黑龙江八一农垦大学，黑龙江 大庆 153319 2、大庆恒通电子有限公司，黑龙江 大庆 153319）

采油现场一般由油井、水井、注入井、计量间、阀组，转油站，联合站、外输系统、油罐及其它分散设施组成，整个采油现场的各种设施的工作状态及采出油的数据直接关系到油田生产的稳定、原油质量及注水质量。一般来说油田生产设施数量多，分布范围广，人工巡检一次只能测一口井，不仅劳动强度大，也影响设备监控与采油数据的实时性，甚至准确性。有些参数由于测试麻烦，一个月甚至更长时间才能测一次，导致有关信息数据量过小，员工的劳动强度增大，难以进行数据统计分析，制约了正确决策的确定。本监测系统能够对数据采集实现远距离传输与监测，生产效率及安全性大为提高。

1.油田动态检测系统结构

系统由中心平台和现场设备如油井单元、水井单元、转油站等组成，如需要也可添加其它生产设施如计量间进入系统。

1.1 中心平台

对各现场单元传来的的数据进行存储、分析、处理并动态显示，用户可以实时监控有关生产运行动态信息，也可以查询各历史数据、趋势曲线，进行纵向比较，为更科学、更优化的管理提供前提条件。

中心站计算机提供主画面及其他画面，主画面背景为矿区井位图,实时显示各运行信息，整个生产状态一目了然。主画面是进入子画面或其它栏目的平台，在主画面上点击油井、水井、转油站图标可直接进入该单元画面，显示更完整的信息。

油井信息包括示功图曲线、电流曲线、功率曲线、上/下冲程最大电流、平衡度以及各曲线叠加对比；水井信息包括流量、压力、流量累计、时间累计、霍尔曲线，压力信息包括油管压力和套管压力；转油站信息包括流量、温度、回压、掺水压力、含水率，工艺流程组态画面。

图1 油井信息采集示意图

中心平台其它部分功能：生产报表包括日报统计当天实时的运行数据，月报统计当月每天的运行数据，年度报表统计一年12个月每月运行数据，报表格式可按照用户要求定制，由软件直接进行预览、打印，无需另行转换。图表曲线可以针对某一站点、某一用户或者整个系统自动做出多参数日运行参数直方图趋势曲线，月运行参数直方图趋势曲线，年运行参数直方图趋势曲线，或某一时间段内的运行参数趋势曲线,曲线可任意放大、缩小和拖动；故障处理：对于通信故障和参数数据超限、仪表单体故障、市电停电、仪表掉线产生报警，并将产生报警的时间和原因记自动记录到数据库当中，帮助操作员直接处理。报警方式为窗口提示、声音报警等方式可选；数据查询：通过设置不同条件如时间范围、站点、参数范围等,可任意获得各种历史数据。可以查询某一时刻的压力、温度、瞬时流量、累计流量等参数形成报表，也可查询报警记录，获得产生报警的时间和原因并形成报表。数据库的维护方便简单，对于数据的深挖掘深入浅出，可对各种数据进行多种条件分析，并可在权限范围内实现局域网内数据共享。充分体现出数据库的巨大优势；通讯兼容：系统中可有不同厂家的仪表，并可根据用户要求增加特定的通信协议；实时在线：系统对所有监测子站能够进行群收；根据系统要求，对各采集子站设定不同的采集间隔；安全设置：可设置多级权限，管理员可以使用所有的功。对于一般用户来说，数据库维护，系统维护等一些涉及系统内部安全的设置功能限制使用；时间同步：中心监测软件对整个系统现场控制器可进行时间同步化处理，保证分站主动上发时刻和管网主站时间一致性。

1.2 水井单元

水井单元包括控制单元、传感器、无线通讯及电源部分。控制单元将采集的压力传感器和流量传感器信号各有关数据进行编组通过无线通讯模块与中心站进行通讯。现场配置传感器均为4～20mA，二线制传感器。现场电源如果使用电池供电，弊端在于每月需要给电池冲电一次，更换不方便，价格也贵；使用太阳能电池供电，弊端在于放在暴露的地方容易丢失；根据实际情况由于每个水井单元距离油井较近，大概在350米左右，所以现场供电采用就近布线取用220V电。

1.3 油井单元

对抽油机井而言，地面生产运行数据无外乎电流、电压、功率、冲程、冲次、油压、套压、悬点载荷、启停状态以及抽油机机型等信息，如图1。

对这些数据实时采集、分析、处理、控制并发送至中心站进行解读，那么就全方位立体化的掌握了该井生产状况。油田用户习惯用示功图解读有关信息，实际上电机功率同样可以，甚至更多更准确，如抽油机发电状态、平衡情况、充不满等，同时更简单耐用。

图2 油井巡检画面

井口单元由功率模块、供电单元、单片机系统、位置传感器、数传电台、天线馈线、避雷器组成，预留油压、套压、悬点载荷等信号接口。功率模块提供电机功率、电流、停机停电信号；位置传感器分辨出上下冲程的死点，否则就不能算出上/下最大电流及平衡度，包括对示功图的绘制；压力传感器采集油压套压的信号，载荷传感器采集悬点载荷信号。采集的数据包括功率、电流、油压、套压、悬点载荷模拟量，死点和起停开关量；计算的数据有平均功率、电能累计、最大电流、平衡度、冲次累计；发送的数据包括两个周期的功率和电流、平均功率、电能累计、平衡度、上下冲程最大电流、冲次、油压、套压、悬点载荷、运行、停机；控制的数据是根据有关限值，决定是否就地控制停机。

油井动态监测系统巡检画面如图2左上部为一缩小的主画面，显示各油井状态；右上部是示功图曲线；中部为电流/功率曲线；下部为数据滚动显示，可同时出现5口井数据。

单井监测画面显示某井功图、电流、功率、冲次、冲程、抽油机型号等单井信息，并提供4幅功图曲线和功率曲线比对。功率曲线甚至可以解读出更多的抽油机油井的信息如抽油机正常状态、发电状态、平衡情况、充不满及结蜡等，同时更简单耐用。

结论

本监测系统基本实现了油田各生产运行信息进行远距离监控与采集，实现将正确的信息，在适当的时刻，以合理的方式，传到需要的地方。对指导油田开发，提高开发水平，提高最终采集率都有一定的实际意义。

[1]常彦荣，李允，彭炎等.油田生产产量监控体系及预警系统 [J].西南石油学院学报，2006，28(3):34-37.

[2]赵智勇，刘道杰，蒋等.动态监测指标在预判区块开发中的应用研究 [J].西南石油大学学报，2009(31):116～120

[3]范秋芳，顾光彩，马扬.石油企业生产经营系统监测预警指标体系和预警方法研究[J].运筹与管理，2006，15(1):105-110.