试论油井监控技术在油田自动化系统中的应用

刘志彬　张红侠　张清胧

【摘 要】油井监控水平是影响油田自动化系统水平的一个关键因素，技术的不断进步，促进了油田自动化趋势的不断增强，油井监控技术的运用在提高油田生产值效率、优化需求指标方面有着重要的促进作用。本文详细说明了油井自动化系统中，油井各个阶段监控系统情况，有针对性的进行监控油井、远程开关油井及安全保护油井，进而为更好的应用油井监控技术创造了优越的发展空间。

【关键词】油田；油田自动化；油井监控；监控技术

油井监控系统是油田自动化系统中一个重要的组成部分，也是其系统的关键点，油井监控技术与系统内各个部分都有着紧密的联系，其直接影响着油田的开采方式。对于有着不同的自动化需求和工艺需求的油田，在运用油井监控技术方面也有着不同的要求。油井监控系统进行设计时，需紧密结合相对应的自动化系统软件。一般情况下，油井自动检测、设备检测与维护、优化生产与自动化管理等各个系统，是油井的监控系统重点结合对象。以油井的采集数据及动态资料为参考，较为准确的预测油藏特性模型，并选用最佳手段进行油藏开采，确定生产能力。整合生产设备，尽可能提升采收率，更好的管理油田自动化系统。

1.监控油井的各个阶段

1.1监控自喷井

自喷井的监控包括油嘴阀位数据及开度控制的同时，主要负责的是套压、油压、油温以及回压四方面的数据采集。通过相关控制采集到的数据，进行油井系统测试，合理估算油井的具体产量，为油田的合理开采及配产提高相对可靠的参考性数据。此外，油井远程终端装置传输的模拟信号，主要由电动可调的油嘴接收，使油井原油的产量得以合理的控制。同时，建立于油田生产需求指标及优化系统需求之上，主终端装置对远程终端装置发出一定的控制命令，合理控制油嘴的开度，进而油田的产量可得到相应控制。

1.2监控电潜泵油井

主要由电潜泵远程终端装置及电潜泵变速驱动器构成的电潜泵油井，可进行适当的油井监控。同时，主要由变速驱动器来完成控制电潜泵工作，依据生产的相关需求指标，无需远程控制，在油井底部设置电潜泵和井下压力传感器，并将电潜泵变速驱动器利用电缆进行连接，井底压力可利用井下压力传感器来进行适度测量，利用潜泵驱动器的良好控制，保持相对稳定的井底压力。远程终端装置来完成采集电潜泵的数据系统，并产生一定的采集信号，此信号经由远程终端装置的对应通讯系统传输给MTU，进而远程监测电潜泵油井。

1.3监控抽油机油井

国内大多数油田，一般使用人工举升手段进行抽油机抽油，部分抽油设备一定情况下易造成泵抽空，主要是因为抽油设备对比油层供油能力，抽油能力较大。针对泵抽空情况，下冲程时，游动凡尔可冲击液面，产生一定的增压或冲击波，损坏油泵、抽油杆及地面抽油等基础性设备，增加油井能耗，降低生产率。因此，利用自动化系统进行合理有效的远程监控和判断，可最大限度的满足生产需求指标。

抽油机电机的运行主要由电机控制柜来控制，井场RTU接受相关的电机数据。在光杆卡子与载杆间或游梁上，可配置具备一定温度补偿的抽油杆负荷传感器，尽可能瞬时负载两倍的额定载荷。自动化系统运行之后，抽油机可在泵的吸入口处控制油井的液位，最大限度提高油田的产量，并尽可能降低抽油杆断裂或其他抽油泵故障的发生率，从而提高泵的使用率，降低能耗，巡井次数减少，缩短作业人员的操作时间，减轻作业强度，有效的提高油田生产效率。

2.开关油井及安全设施

远程开关和保护油井安全，是有效规避油井作业过程中各种意外事故或故障的重要监控环节。针对远程油井开关控制系统，主要是由井下安全阀、地面安全阀以及地面安全控制油井、井场RTU构成。同时，通过油田自动化系统中的ESD 系统与控制中心主要负责人发出相应的油井远程开关信号，并借助一定的通讯系统传输给对应的RTU，然后向地面安全控制系统发出数据信息信号，使地面安全阀开关得以更好的控制。并非独自分开的油井开关与安全保护，而是直接关联着油田整体安全保护系统与紧急关断系统。针对联合站原油外输系统、油气处理系统以及输油管线发生问题时，主终端装置需及时发出关井信号，按序关闭相关的部分或全部油井。

3.油田中央监控自动化控制系统

也叫油田监控SCADA系统。该系统要使用稳定的、可靠性的计算机和不间断UPS电源，掉市电后能够持续供电，保证计算机系统2个小时内能够正常工作。该系统由现场测控单元和测控中心组成。现场测控单元是实现SCADA功能的基本要素，由多个RTU或PLC组成，每个RTU都是一个独立的子系统，负责对本地I/O点进行数据采集和控制。测控中心是SCADA系统的核心，负责现场测控单元的集中监控和系统的配置、管理、维护、报警处理。中央监控系统主要对计量站RTU、油井RTU的数据进行检测和存储，通过系统的查询功能，获得相关的数据，也可以手动或自动生成各种报表，根据需要打印报表，系统的报警提示监控工作人员，及时安排作业层人员去现场排查故障。

该系统可以有多个客户端，根据作业单位管理职责生成各种客户端，比如采油客户端，计量客户端等等，每个客户端可以实时监控自己职责范围内的设备运行状况，同时也可以从中央监控系统数据库中查询自己需要的数据，并使用专业软件进行分析，以更好的指导现场的生产，提高生产效率。比如采油队可以使用采油客户端，实时监控各种油井的运行状况，客户端报警提示可以提醒监控人员，油井可能会出现的问题，做到提前预警，为无人值守提供一定的安全保障。客户端查询可以实现汇总油井数据，生成油井生产报表和预测油井状况。该系统的主要目标是在保障安全生产情况下，提高油田生产效率，减轻油田生产人员的劳动强度，减低油田生产管理成本。

4.应用中的油井监控技术

油田自动化系统中，监控油井是其尤为关键的组成部分，直接关联着系统内部各个相关部分及开采油田方式。同时，针对自动化和工艺需求不同的油田，其对应的具体监控要求也不尽相同。油井监控技术在油田实际应用中，需严格依据油井设施及控制指标来确定。并周全考虑各方面影响因素，制定合理的油井监控方案，有效的优化油井监控技术。长期油田开发方案的制定，需针对油井开发各个不同时期要求，进行合理的开采设备选用，控制油井。

在监控油井系统设计阶段，需依据各个开采阶段尽可能选取恰当的监控系统，最大限度的控制监控系统软硬件的更换次数。基于综合考虑影响油田各个因素的前提下，合理控制监控油井的硬件影响因素，并选择合适的相对应油井监控设备。油井监控系统进行设计时，需紧密结合相对应的自动化系统软件。一般情况下，油井自动检测、设备检测与维护、优化生产与自动化管理等各个系统，是油井的监控系统重点结合对象。以油井的采集数据及动态资料为参考，较为准确的预测油藏特性模型，并选用最佳手段进行油藏开采，确定生产能力，整合生产设备，尽可能提升采收率，更好的管理油田自动化系统。

5.结束语

油井工艺以及自动化水平的提升，对油井控制质量提出了更高的要求，而且油井控制质量对于油田自动化系统的需要的油井数据的可靠性有着直接的影响，为此，我们应当不断的提高油田自动化水平，合理的运用油井监控技术，在提高油田开采效率的同时，实现能源和资源的节约，降低工作人员的作业难度。

【参考文献】

[1]赵智勇.油田监测指标预测预警开发动态系统.石油工业出版社，2010（5）.