智能化采油作业区智能技术的探析

祖智慧

近几年，油田在“完善生产物联网，加快数字油田”方针的指导下，坚持业务驱动，加快推动了梦想云顶层设计“22162”蓝图落地。同时以勘探开发和生产运行为核心，着重推进了信息支撑环境、数据湖、物联网、网络安全体系等系统建设，有效提升了采油作业区井间站线智能化水平。基于此，进一步探究智能技术在智能化采油作业区的应用就具有非常重要的意义。

一、智能化采油作业区建设目标

根据采油厂现有软件资源与硬件资源应用情况，整合采油厂当前采油作业信息管理系统，搭建一套面向采油作业整个生产过程的管理平台，消除采油作业生产问题协调解决壁垒，提高采油作业时效性，满足全生产过程高效率安全运作的要求。同时根据采油厂实际情况，利用物联网技术，将现有智能技术集成，同步提高全作业生产过程管理系统功能性、针对性，达成基础采油数据实时采集、更新目标，结合生产效果智能化考核、资源优化调度功能模块的配置，进一步提高采油作业区生产效益。

二、智能化采油作业区建设可用智能技术

（一）电泵智能气举管柱

电泵智能气举管柱工艺是智能化电泵气举实现的保障，包括液流换向阀、电潜泵、智能气举阀几个硬件设备。其中液流换向阀主要安装在电潜泵端，在管柱上方则进行了智能气举阀、检测设备的设置，通过这一管柱可以实时协调生产，平衡地层气、注入气，实现能量平衡模式的举升开采。与此同时，智能气举阀可以根据特定环境流量、压力、温度等因子，开展进气量的拟合式精准调控以及预先估测式标定，在无额外电力能源支持的情况下实时评测固定部件质量优劣。在这个基础上，匹配多重可估测物理量，并根据匹配情况进行调节，保证井下泵体工况、延伸性参数无误差，保证系统平稳化运转。

以气举耦合举升管柱为例，该管柱可以利用气举优势，动态调控电潜泵能量损耗，顺利采出井下液。同时利用生产滑套，进行油层、气层的控制。比如，在地层压力足够时，自动打开油层装置并闭合气层生产滑套，此时产出气可以经油套环空顶开智能气举阀，并局部进入油管内驱动产出液到地面；而在地层压力不足时，传感器可以收集、核算现有物理量，指挥电潜泵运作，补充不足压力，为井液举升开采提供支持。

（二）井下多参数监测

数据实时采集、传输是智能化采油作业区顺利运作的前提，此时，就需要利用井下多参数监测工艺，经井下多参数监测设备连接潜油电泵机械端、传输端，进行复杂环境下多重井下情况全时间段相应可检测物理量的持续采集、传输、处理。比如，机械振动、电机温度、电机功率、入口压力、出口压力等。地面工作人员可以根据工作参数进行电潜泵采油工作频次调整，辅助生产决策。

以潜油电泵井下监测仪为例，其主要包括测试杯（放置功能电路）、电力资源供应装置、无线模块、滤波装置（变频消压器）、上下接头、外筒几个元件。其中测试杯主要运用了MCU微控制器以及配套软构件，可以拟合多阶段井下传输电流信号并将其转换为数字量化数据；电力资源供应装置可以直接与电潜泵动力端头相连，配合经地面引入的三相星点等势备用电源，可以在获取信号的第一时间经电信号转换运用电流环闭合回路，实现以三相铠装电缆金属铠皮为枢纽的数据交互，满足部件最少情况下的多参数监测以及计算机精准分析；无线模块则负责与潜液泵电机端三相绕组协同构成三相星点势位，保障电缆断裂后数据稳定传输；滤波装置的设置可以有效消除源于电潜泵电力资源供应端口三相异步电机变频运行阶段产生的高次谐波、共模电压；在井下电机底部安装了细节上接头，下接头则需要与扶正器等附属装置连接。

三、智能化采油作业区智能技术的集成应用

（一）应用环境

根据智能化采油作业区建设运营需求，利用C#语言、ASP.net、Dreamweaver，在HTTP请求文档时，进行后台数据处理程序以及动态网页编写。同时在Oracle 11g数据库上，进行数据库管理平台及相应数据表结构的构建。

（二）体系结构

智能化采油作业区选择Browser/Server（浏览器/服务器）架构，包括数据库、浏览器、服务器几个层级，生产者仅需登录计算机客户端浏览器就可以运行软件，并在各自权限内进行不同子模块数据的修改、访问、共享、维护。

为了从根本上解决采油厂各部门管理系统数据资源调度及共享不及时的问题，系统可以从提高生产过程时效性入手，以权限授予的形式，允许多部门系统之间开展信息共享。配合嵌入式智能优化算法，优化调度生产作业计划并进行报表的自动汇总。

（三）模块匹配

为了实现智能化采油作业区智能技术的有效应用，可以根据当前智能化采油作业区生产管理需求，进行若干个功能模块的匹配。比如，面对采油作业全过程信息采集与监控需求，可以贯彻各部门工作透明、事前监督与事后追溯统筹的目的，集成作业区部门信息模块，提高部门数据共享、资源调度效率。具体模块涉及了物料管理模块、作业准备与运行管理模块、资源点信息管理模块、车辆管理模块等。其中物料管理模块负责物料发放、物料汇总查询、物料入库、物料修复、物料回收、油管抽油杆设计单、单井施工用料单等信息管理。同时根据历史同期数据、现实应用情况，自动判断井场与物料库存，自动汇总新物料申请、库存数据、急用料计划，结合生产作业计划，预先锁定所需物料到对应部门，实现基于采油作业紧急程度的资源智能化安排；作业准备与运行管理模块则负责作业日报、作业井生命长度、作业调度、作业考核管理以及数据一次录入多部门共用；资源点信息管理模块主要负责污水点信息采集与查询、热水点信息采集与查询、卤水点信息采集与查询，以及一定时间内资源利用率自动统计、作业质量间接监督，避免车辆空跑导致的职工人身风险；车辆管理模块负责在车载录像机支持下，进行车辆位置确定、警报发布、监督控制、事后剖析，并集成厂区现有GIS系统，实现车辆信息到厂区服务器的实时传送，解决行驶阶段存在的管理盲区。在这个基础上，嵌入以智能遗传算法、聚类分析为基础的特车优化调度方法，进行作业车辆的最优调度。

再如，面对采油时效管理需求，可以从压缩各工序衔接时等待时间入手，依托现有部门间日常运作机制，进行作业流程跟踪体系规则的设置，将作业时效性评价、作业流程衔接、作业进度评价有机集成。其中作业流程衔接提醒主要面对部门之间，以类别划分的形式，进行不同部门完成工作时间、返工情况对比，及时提醒下一个环节部门完成作业；作业时效性评价则是针对已经完成的作业，从单井作业流程追溯、作业效果评价、水井作业效果管理等方面，开展时效性汇总。并结合既定时效管理方案，开展分作业队伍种类、分管理区作业量的效率评价，了解各作业队伍、管理区采油工作中存在的问题，集中输入采油井日生产数据统计数据库内，为后续作业生产调度优化提供充足数据支持。在这个基础上，将潜油电泵井下监测等多参数监测装置与手持终端识别码设备有机整合，面向油管入库、使用、发放、回收、维修、报废整个生命流程，进行数据采集、管理，落实采油作业区分年限、等寿命精细化管理方针。

四、结语

综上所述，智能技术在智能化采油作业区的应用，可以推动生产诊断智能化、集输管理自动化，在有效降低生产劳作强度的同时，及时发现不正常井，提高生产时率。当前可用于智能化采油作业区建设的智能技术主要有电泵智能气举管柱工藝、井下多参数监测工艺、物联网以及其他相关工艺，厂区可以依托梦想云，持续推进智能技术的集成应用，加快建设智能中心，全力奔向智能化，提高采油作业效率。

作者单位：大庆油田有限责任公司第四采油厂信息中心