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油井智能量油及數據采集管理系統(宣傳細版)

技術簡介


北京嘉和無限科技公司

2008年5月


一、油井量油的意義

油井計量是油田生產管理重要的內容,本方案是運用井口監測設備和診斷計量分析軟件的智能化、網絡化操作。通過選擇適當的通信和網絡系統,可以實現24小時對油井工況實時監測、診斷分析及計量。有效地優化油井生產,進而對單井直至整個油田生產現場的優化操作做出正確決策。

二、計量及資料錄取現狀及存在的問題

1、單井產液量錄取

油井產出液計量主要通過流量計和“分離器+磁浮子”兩種方法對油井實施單井產量計量。流量計主要用于含氣量少,液量小的油井。“分離器+磁浮子”主要針對有一定氣量,日產液量大、分離器可以壓液面的油井進行計量。

2、現場數據測試錄取

現場測試抽油機井示功圖及電流電壓,主要采用抽油機測試診斷儀或電量測試儀,定期對抽油機井地面功圖及電流電壓等參數進行現場測試錄取。

3、存在的問題

目前,大多數油井計量普遍采取十幾口油井的產出液進入同一計量間,共用一套計量裝置的油井計量方式。計量過程中首先用兩相計量分離器將油井產出物分出液、氣兩相,然后用磁浮子量液,人工井口取樣化驗含水率。油田進入高含水期后,這種計量方式主要存在以下問題:

(1)油井產液量普遍波動較大,且沒有規律可循,低產油井還存在產液間歇現象,間歇時間長短不一,短時計量很難得出真實的產量。而且由于采用間歇量油的方式來折算產量,導致原油系統誤差為10% ~20%。另外在高含水期,特別是在特高含水期,對于氣液比低的油井計量后的排液十分困難,該計量操作造成很大不便。

(2)由于采用高液量生產和油層壓裂等措施,增加了油井產液中的砂和雜質,含水率高又使儀表易結垢,齒輪流量計、腰輪流量計已不適用。

(3)資料錄取及時性差,錄取資料需要多級管理人員處理,過程多、人為因素多、時間長、影響資料的應用。

(4)資料錄取耗時長,調查一次需要2-5天,時效性差,耗費人力多,針對性差。

(5)資料錄取受現場、氣候條件影響較大。

(6)不能對油井實時監控,及時發現現場和井筒出現的問題。

(7)不能及時掌控油井真實的生產時率。

三、本項目實施的必要性

隨著油藏經營管理區的成立,采用準確、高效、實時的計量方式,對重新劃分油藏經營單元,搞準油藏經營區塊、單井產量、時率及滿足油田經濟高效的開發,具有十分重要的意義。

多年來國內各油田相繼開展了油井計量方式、方法技術方面的研究,雖然取得了初步成效,但一直沒有突破性進展。這一問題已成為如何降低地面開采成本,提高油田開發效益和實現油田高效開發的瓶頸問題。因此,油井計量技術的研究,是油田開發中迫切需要解決的關鍵問題之一。

1、油井單井計量的需要:傳統計量站的計量方式存在著管理井數有限、計量時間短、操作麻煩等問題,需要對目前的計量方式進行改進和創新,以滿足油田現場計量的需要。

2、降低計量輸差的需要:采用“簡單、可靠、實用”的計量新技術、新方法,實現油井計量方式的簡化與變革,從而取代常規的單井計量法,以減少人為因素造成的計量輸差,實現內部市場化的平穩運行,達到降低管理成本的目的。

3、發展趨勢的需要:目前油井計量正朝著儀表化、高精度、快速化、自動化的方向發展,同時為了實現油井準確、快速的測量,也必須采用自動化的測量方法。

油井產量自動計量系統,提出了一種采用“功圖法”計量單井產量的新的計量方法和時率監測測試新方法,能滿足油井油藏動態監測及單井產液量計量技術的要求,實現單井及時動態計量,優化油藏經營管理單元,簡化計量、集輸流程,提高工作效率,減輕人工勞動強度,從而達到提高油藏經營管理水平和開發效益的目的。

4、減少傳統模式計量站建設,減少和簡化管網,從而達到較大幅度降低企業生產成本的目的。

四、系統技術原理

①抽油機井在線計量技術

功圖量油技術的基本原理是把有桿泵井抽油系統視為一個復雜的振動系統(包括抽油桿、油管和液柱三個振動子系統),該系統在一定的邊界條件和一定的初始條件下,對外部激勵(地面功圖)產生響應(泵功圖)。建立有桿泵井抽油系統的力學、數學模型,該模型能計算出給定系統在不同井口示功圖激勵下的泵功圖響應,對此泵功圖進行分析,確定泵的有效沖程,進而求出折算地面有效排量計算出油井產液量。

②電泵井在線計量技術

在功圖法計量的平臺上,采用壓差法計算,解決了電泵井的在線計量的瓶頸技術問題。

③螺桿泵井在線計量技術

同樣,在開展螺桿泵井的遠傳在線計量技術研究時,國內外也沒有其他可借鑒的成熟技術,經過研究攻關,采用容積法計量技術成功解決了這一技術瓶頸問題,從而為油井的工藝簡化中存在的油井計量問題掃清了最后一個障礙。

④遠程計量軟件功能拓展

針對在線遠傳計量技術的軟件功能的單一性(僅能計量單井液量),為了方便油井分析和管理工作,在現場試驗的基礎上拓展了新型單井遠程在線計量軟件功能,與油田現有網絡平臺對接,實現數據資源共享。遠程計量軟件功能拓展后,通過客戶端平臺,實現了油井的遠程生產參數(電壓、電流、功率、電量、載荷、沖次、沖程、井口壓力、開停井時間)的監控、查詢、檢索、統計、分析以及故障報警等,形成了在線遠程計量信息系統管理平臺。主要表現在:

一是拓展了功圖法量油技術軟件功能,將軟件從單機版升級到網絡版,并與上游生產信息系統完成對接,方便了油井分析和管理工作。

二是增加了電量采集模塊和壓力傳感器,實現了油井遠程負載平衡、用電設備測試和壓力跟蹤。

三是建立了預警、報警系統,對計量數據波動大的油井進行預警,對砂卡、氣鎖、桿斷、管漏等進行報警,為技術人員對油井進行故障診斷提供第一手資料。

由此可鑒,通過實施該項技術,能在油藏經營管理區達到大大簡化地面集輸流程、降低投資、減少工人勞動強度、提高油藏經營管理區整體效益和管理水平的目的。

五、實施方案

(一) 方案設計依據及原則

1、方案設計依據

根據選定區塊油田資源基礎、建設條件及現場實際情況提出抽油機井單井產量遠程自動計量系統的技術方案,為現場實施提供技術依據。

(1)擬計劃實施油井的具體地理位置及地形地貌相關資料及數據;

(2)石油行業相關規定、標準,股份公司和油田公司相關政策及規定;

2、執行標準

國家標準及行業有關標準

3.設計總體原則

根據油田地面系統改造情況,綜合考慮油田系統配套、工藝技術、近遠期目標、原油性質等多種因素,本著“技術先進、實用配套、經濟有效”的原則,立足長遠,總體規劃,系統配套,提高油田地面系統改造整體水平。

(二) 系統概述

1、系統組成

(1).油井功圖數據測試終端:

該終端采用低功耗處理器,工作在低功耗工作模式,利用太陽能電池板及小容量蓄電池供電,利用加速度傳感器作為位移傳感器,無需其它位移傳感器,可以長期安裝在油井上,實時或定時采集功圖數據,并可以存儲一段時期內的數據。

(2).油井數據采集終端:

該終端通過無線方式對功圖數據測試終端的數據進行采集存儲,并對電壓、電流、轉速、扭矩、溫度等信號進行采集和存儲。通過GPRS或CDMA模塊將采集數據傳送至中心處理系統。

(3).油井數據處理中心:

該中心接收由油井數據采集終端通過GPRS或CDMA模塊傳送上來的數據,對數據進行分析、處理、存儲。

2、系統具有以下主要功能特點:

(1)油井工況檢測功能

對自噴井、抽油機井、電潛泵井、螺桿泵井采集電壓、電流、功率、載荷、沖次、沖程、井口壓力、油溫、生產時率、轉速、扭矩及巡井時間等生產參數,并實現人工/自動遠程控制。

(2)故障報警功能

停電、停機、回壓異常、缺相及電流異常、抽油機抽空、防盜紅外監控。

(3)控制保護功能

對油井間抽控制;缺相、三相電流不平衡;遠程啟停控制和開關井場照明燈;實現對油水井產/注液量的自動計量控制。

(4)數據通訊功能

單井采用自主開發的遠程數據采集控制器(RTU)與上位機進行數據通信;中控室采用無線寬帶/光纜網絡通訊方式實現聯網。

(5)數據管理功能

圖形方式實時顯示壓力、溫度、載荷、扭矩、電流、電壓、功率等各種生產參數及泵、機等生產設備運行狀態;實現生產參數超限報警及設備故障報警,預測故障位置和故障原因并進行相應提示。

(6)油井產量、電量計量功能

在油井正常運行期間,能夠實現遠程測試數據的自動錄取,根據采集的壓力、轉速、地面示功圖、電量等數據,應用油井量油技術,計算油井產液量,實現在無人值守情況下能及時掌握油井的動態變化和用電情況。

(7)油井生產系統分析與優化決策功能

根據檢測數據,進行生產井參數優化設計、在線診斷、抽油井系統效率分析等。

(8)網絡查詢功能

通過IE瀏覽器實時監控生產數據、液量計量、工況診斷、優化設計等結果,查詢有關生產報表及分析結果。

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