数字化远程监控系统在塔河油田修井作业中的应用

唐　馨,黄　彪（.中石化西北油田分公司,乌鲁木齐　8300；.中石化西北油田分公司,新疆　轮台　84604）

数字化远程监控系统在塔河油田修井作业中的应用

唐馨1,黄彪2
（1.中石化西北油田分公司,乌鲁木齐830011；2.中石化西北油田分公司,新疆轮台841604）

摘要：通过对井下作业远程监控系统原理和使用情况进行描述，介绍数字化技术在塔河油田修井作业中应用情况以及给在井下作业管理工作中体现各种优势。

关键词：数字化;远程监控;井下作业;塔河油田

数字化时代的到来给石油工业带来极大的变化，如何运用数字化技术管理修井作业成为井下作业管理人员面临的问题。随着塔河油田开发逐步进入中后期，油井含水上升快、自然递减快，年度产量任务的完成更多的依赖措施作业，措施作业任务将日益艰巨。井下作业目前存在一系列问题：一是采油厂现有修井监督数量有限，修井机组多，导致监控力量薄弱，无法全天候监控；二是依靠人工无法不间断录取施工参数，遇复杂情况时不能提供连续详实的施工参数，影响对问题的分析和下步对策的制定；三是现场操作尚无报警机制。2011年塔河采油三厂与江汉仪表厂通过调研和技术论证，认为在塔河油田深井、超深井井下作业可应用数字化的远程监控系统，旨在应用数字化技术，解决修井过实时监控各项施工参数，提升作业时效，出现事故准确明确责任划分等问题。该系统由数据采集、现场处理和CDMA远程传输等单元组成，可以将修井作业重点参数实时的传输至采油厂，为井下作业管理人员提供技术支持。该系统具有防火防爆能力，适应温度-30～70℃、相对湿度0～90%的工作条件，满足塔里木盆地的生产需要。

1　系统组成和工作原理

井下作业远程监控系统由传感器单元、采集处理单元、CDMA远程传输单元、网络服务器及配套软件单元组成。主要录取大钩悬重、立管压力、转盘扭矩、泥泵排量、转盘转速、钻压、作业井深等关键施工参数并进行远程传输。

该系统工作原理为通过各种传感器采集数据，变换成电信号传输给采集处理单元，经过处理的数据存储在工业存储器上，同时在仪表板上显示并通过无线望楼传输给CDMA远程传输单元，后者通过电信CDMA网络传输给采油厂服务器形成数据库，用户可以通过网络浏览器访问数据库从而达到实时监控的目的。

2　设备研发和使用情况

塔河油田采油三厂于2011年11月对该系统完成调研及可行性论证，并与生产厂家联合攻关，确定需要采集的修井参数和要达到的目标。2012年1月末研制成功，采油厂共引进8套系统，截至2013年10月，系统均运行正常，已累计使用165井次，基本保证了重点井、重点施工工序的实时监控。

3　设备的使用效果

在修井作业现场安装该系统，依托高科技手段，提高了对施工过程的监控力度和精度，改变以往粗放的管理模式——现场汇报，采油厂接到汇报后制定下步措施的模式。化被动为主动，采油厂能直接监控作业现场各项参数的变化，及时发现施工现场存在问题并果断采取措施。（1）典型案例。TΡ239井在打水泥塞过程中发生“闪凝”事故，造成井下26根油管被水泥浆固死，被迫采取措施将油管自卡点以上切断，然后进入套铣、打捞阶段。一般修井设备不安装的扭矩仪，在套铣过程中无法准确判断扭矩变化情况，只能由司钻根据钻台上转盘转动、钻杆跳动情况，凭经验判断井下是否出现异常。通过安装井下作业远程监控系统，井场上的数据通过远程传输单元及时传输给井下作业管理人员，大屏幕将扭矩参数曲线实时显示，当出现扭矩超出设定的报警值时及时提醒施工单位起钻检查。在该井第五次套铣过程中扭矩异常升高，超出报警值，井下作业管理部发现异常后立即通知井队起钻检查套铣头情况，起钻后发现套铣头半面铣齿合金脱落，磨损量5mm，最大外径由145mm胀大为155mm。由于井下作业管理部的及时提醒，避免了套铣头落井形成多鱼头的复杂情况，保障了修井作业的安全；（2）取得经济效益。安装了远程监控系统的施工单位，非重点作业工序可以通过远程监控系统确定修井机运行状态，减少了监督巡检工作量，每年可以节省成本约50.4万元。井下作业管理人员通过远程监控电子大屏，可实时监控修井机运行情况，对于非正常停待可及时提醒施工队伍组织施工作业，提高修井机运行时效，目前采油厂平均每部修井机年措施作业工作量15井次左右，通过远程监控系统，提前安排下步工作，减少停待时间，每井次至少可提前0.5天完工，按平均日费3万元计算，每年至少可以为采油厂节省成本180 （8×15×0.5×3=180）万元。综合以上两项费用，则每年可节省成本230.4万元；（3）间接效益。1）通过远程监控系统，采油厂可以实时掌握施工进度，提前开展生产组织工作，变被动为主动，提高作业时效，同时解决现场监督不足的问题；2）通过系统设置载荷报警、排量等参数的报警值，能够及时提醒施工单位，防止现场操作不当，造成复杂情况；3）通过网络远程录取大钩悬重、泵的排量、泵压、扭矩、钻压、转盘转速、作业井深等数据，井下作业管理人员可以根据参数判断现场施工情况，同时该系统还可以自动生成作业日报、施工曲线等，杜绝了施工单位谎报和误报施工进度情况，保障了数据的真实可靠；4）该系统的历史信息查询等功能，通过查询可以查找出现事故时的施工参数，落实责任和制定下步措施。

4　总体评价及改进方向

总体来说井下作业远程监控系统使用取得了良好的效果：实现了室内监控现场的目的，通过访问数据库即可查看施工工况，提高了运行时效，节省了人力物力；报警功能对于突发的异常情况具有良好的效果，减少了井下作业事故；历史数据查询为作业事故调查、工作量核定提供了技术支持。但是与此同时该套设备还存在一些问题需要继续优化。

（1）目前设备没有应急电源切换设备，增加应急电源和电源自动切换设备。

（2）该系统深度测量系统为滚筒式传感器，当滚筒转动时，受到钢丝绳缠绕厚度影响，每趟钻后会形成较大误差，需要不断的调校数据，对于该传感器需要重新设计，提高测量精度。

（3）后期可在采集处理单元增加生成作业井施工电子报表，便于施工资料保存。

参考文献：

[1]湖北江汉石油仪器仪表有限公司.SZY-YC型数据远程传输系统说明书[S].

[2]中石化西北油田分公司采油三厂油田开发研究所.井下作业远程监控系统评价[D].