水源井数字化建设在合水油区的应用与优化

吕海卫，胡璐

长庆油田分公司第一采油技术服务处，甘肃庆阳745400

水源井数字化建设在合水油区的应用与优化

吕海卫，胡璐

长庆油田分公司第一采油技术服务处，甘肃庆阳745400

文章介绍了水源井数字化建设的主要设备及其功能。在合水油区的应用中，水源井的数字化管理实现了现场设备无人值守，大大降低了工人的劳动强度，稳定了产水量，降低了水源井的故障率，延长了设备使用时间，达到了节能节电效果。针对水源井数字化建设存在不能监测到水位的不足之处，安装了水源井水位监测系统，同时与水源井自动控制仪并接起来，并将采集的水源井水位数据在站控电脑上显示，完善了数字化功能，优化了系统。

水源井；数字化；自动控制装置；水位监测；智能保护

0 引言

合水油区目前没有供水站，主要采用“水源井——注水站”直供模式供水，然后由注水站向各个阀组（注水井）注水。因而要满足合水油区的注水要求，水源井的作用尤为重要。合水油区多处在村庄、耕地保护区、林区和水源保护区，水源井分布较为偏远且不集中，按照传统的巡井和人工现场操作、记录的方式来管理、运行水源井较为困难，尤其在雨雪天气，工作人员根本无法到达部分水源井现场，给水源井的管理带来不便。目前合水油区正在使用的水源井共计60口，按数字化建设要求已配套35口，其余水源井因投产较晚等原因正在进行数字化建设。

1 水源井数字化建设

1.1 主要设备

水源井数字化建设配套的主要设备有：智能流量计、水源井自动控制设备、通讯设备。

1.2 功能

（1）井口安装的智能流量计可自动采集水源井产水量。

（2）水源井自动控制设备可自动采集深井泵三相电流、电压工作参数，同时可对水源井深井泵发生的卡泵、空抽、过载、缺相、短路、卸载等故障进行智能判识并自动停泵保护。

（3）通过通讯设备可实现与上游站点站控系统的通讯，上传产水量、三相电参数等生产运行数据，并通过站控系统远程控制，实现水源井远程启、停操作。

2 水源井通讯方式

2.1 数传电台直传方式（见图1）

图1 数传电台直传

站控与各个水源井通讯采用数传电台直传的方式。水源井的数据采集与控制通过自动控制仪来实现，数据的传输和指令的发送则通过数传电台与上游站点完成通讯。合水油区均采用这种通讯方式来实现水源井的数字化，其优点在于水源井的数字化建设和井场功图采集、视频采集等数字化建设相隔离，避免了水源井数字化建设和井场其他数字化建设相互交叉作业所带来的不便和影响，同时也避免了由于人为破坏井场通讯网络等原因导致水源井的数据无法上传或远程操作。

2.2 井场中转方式（见图2）

图2 井场中转方式

利用井场已建好的网络（光纤或网桥），在已经实现数字化的井场，将水源井自动控制仪通过数传电台或者串口服务器与井场RTU或井场通讯柜相通，再利用井场已建好的网络将信号传到上游站点，以实现上游站点站控对水源井数据的采集及控制。

3 水源井数字化实施效果及不足

3.1 水源井数字化现场建设

在水源井现场安装智能流量计、水源井自动控制设备、数传电台及天线等设备，将采集的三相电压、三相电流、产水量（瞬时流量、累计流量）等数据通过无线或者有线的方式传回到上级站点的控制电脑上。在电脑上通过组态软件，将数据显示在站控画面上，同时可通过站控对水源井进行远程启停控制，见图3。

图3 水源井数字化站控图

3.2 水源井数字化实施效果

通过在合水油区水源井配套数字化建设，可自动采集水源井产水量，深井泵三相电流、电压等工作参数；能够对水源井深井泵发生的卡泵、空抽、过载、缺相、短路、卸载等故障进行智能判识并自动停泵保护；能够远程启、停水源井；实现了现场设备无人值守，大大降低了工人的劳动强度；稳定了产水量，降低了水源井的故障率；同时延长了设备使用时间，保护了设备，达到了节能效果。在站控电脑上能直接查看水源井的运行状态及产水量，水源井的启停也只需在电脑上控制，尤其对于位置偏僻和交通不便的水源井，数字化建设使得水源井的管理更为方便，效率显著提高。

3.3 水源井数字化的不足

现场发现当多数水源井停运抽不出水时，很难分析是泵故障还是水位下降导致。不能监测水源井的水位致使水源井的故障判断难度增加，影响水源井的维护时效，且水源井水量的下降会导致油田生产用水的紧缺。

4 水源井数字化建设的优化

针对水源井数字化建设不能监测到水位的情况，在合水油区部分高产水井上安装水源井水位监测系统，同时将水位监测系统与水源井自动控制仪并接起来，采集水源井的水位，并将此数据在站控电脑上显示，以方便管理。优化的水源井数字化建设系统见图4。

图4 优化的水源井数字化建设系统

水源井水位监测系统由专用的深井水位探测仪和智能保护控制柜组成。

（1）水位探测仪。其核心部件是一个两线制接线的液位传感器。当水位淹没传感器的一部分时，探测仪就会输出一定的电流，此电流与传感器被淹没的程度成正比。探测仪输出电流信号（4～20 mA）传给智能保护控制柜。

（2）智能保护控制柜。接收水位探测仪变送器输出的电流信号，转换成物理量显示在控制柜仪表上，并据此控制泵的启停，当水位下降到距离水泵抽水口5 m（此值可根据现场情况设定），泵将自动停止，以防止水泵出现空转、空抽、烧泵的情况；当水位上升到该值时水泵将自动启动。控制柜输出的电流信号接入水源井自动控制仪并上传给上游站点站控系统，从而实现了对水源井水位、三项电压、单相电流、瞬时流量、累积流量等参数的实时监控，并实现水源井的自动启停及水位控制泵的启停。

5 结束语

在庄六注Z9S11号水源井安装水位监测系统，同时与水源井自动控制仪并接后，在站控上实现了对水源井液位、产水量、三相电参数的采集，并能实现水源井的自动启停泵及水位控制泵的启停。运行效果良好，大大减少了人力资源，降低了设备的故障率，提高了水源井的管理效率。这一优化措施计划在合水油区产水量较高的水源井上推广。

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[4]王国柱，薛洁，王莉娜.水源井自动保护装置在油田中的应用[J].工业用水与废水，2009，40（3）:68-69.

董家口至东营原油管道工程选址

中国石油化工集团股份有限公司管道储运分公司将建设董家口至东营原油管道工程，现该工程处于选址阶段。目前董家口30万t级原油接货码头及商储库正在规划建设。根据原油码头布局总体规划和已批复的《青岛港董家口港区控制性详细规划（2009.12）》，该作业区布置大型原油泊位2个，接卸能力为3 700万t/a，接卸原油主要来自非洲和中东等地区的进口原油。董家口至东营原油管道工程起点为董家口输油站，终点分别为齐鲁石化和东营输油站，管道全长364 km，其中董家口至齐鲁石化段设计输量为1 200万t/a，设计压力6.0 MPa；齐鲁至东营段设计输量为500万t/a，设计压力6.0 MPa；全线设置站场4座，阀室13座。与管道同沟敷设光缆一条。

（本刊摘录）

Application and Optimization of Digital Construction of Water Source Wells in HeshuiOildom

Lyu Haiwei，Hu Lu
First OilProduction TechnicalDivision of Changqing Oilfield，Qingyang 745400，China

This paper introduces the main equipment and its function for the digitalconstruction of water source wells.In Heshui oildom，the digital management of water source wells realizes unattended operation of on-site equipment，greatly reducing the labor intensity of workers，stabilizing the water yield，reducing the failure rate of water source wells and extending the service life of the equipment，which achieves energy saving effect.Aiming at the disadvantage that the digitalconstruction of water source wells does not detect the water level，the water levelmonitoring system is installed and connected with automatic control instrument to collect water level data of water source wells，and display the data on the station controlcomputer.Thus the digitalconstruction of water source wells is optimized.

water source well；digitization；automatic controldevice；water levelmonitoring；intelligent protection

10.3969/j.issn.1001-2206.2014.04.017

吕海卫（1978-），男，陕西西安人，工程师，2008年毕业于西安石油大学检测技术及自动化装置专业，硕士，现从事数字化管理工作。

2013-12-09