久久久91-久久久91精品国产一区二区-久久久91精品国产一区二区三区-久久久999国产精品-久久久999久久久精品

文獻標識碼：B文章編號：1003-0492（2023）11-076-03中圖分類號：TP29

★韓宏志，張雅楠，陳冰，劉淼，郭新冬（中國石油昆侖數(shù)智科技有限責任公司北京102206）

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；原油產(chǎn)量；在線檢測；現(xiàn)場應(yīng)用；降本增效

生產(chǎn)計量是油氣田生產(chǎn)的基礎(chǔ)性工作，直接影響著油田勘探開發(fā)及生產(chǎn)運行，對油氣生產(chǎn)管理具有重要的意義。油氣生產(chǎn)計量的數(shù)字化升級，可簡化地面工藝、優(yōu)化生產(chǎn)管理模式、提高油田決策及時性和準確性，是企業(yè)管理提升的重要需求^[1-3]。此外，隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能能力的大幅提升和深度融合，非分離多相流計量技術(shù)正在向智能化、低成本方向發(fā)展，油氣生產(chǎn)計量技術(shù)已經(jīng)由氣液分離+人工化驗的傳統(tǒng)方法向非分離自動計量方向過渡，無人值守的人工智能檢測系統(tǒng)將逐漸成為主流^[4-6]。

隨著中國石油數(shù)字化建設(shè)的加速，多數(shù)油田已經(jīng)實現(xiàn)油氣生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控、精準調(diào)控，但我們也要看到，傳統(tǒng)的油氣生產(chǎn)計量依然缺乏可靠的數(shù)字化計量手段。油氣多相計量作為計量技術(shù)的發(fā)展趨勢，是集團公司油氣田地面建設(shè)的核心攻關(guān)技術(shù)之一。該技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用將成為集團公司油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的重要補充，能夠進一步升級、完善油氣生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)字化程度，助力企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

1　實時在線三相流量計

為實現(xiàn)單井、區(qū)塊的油、氣、水產(chǎn)量數(shù)據(jù)的實時自動采集，優(yōu)化油氣田企業(yè)地面工藝流程，項目組針對三相流量計量產(chǎn)品開展了聯(lián)合研發(fā)工作。經(jīng)過三年的不懈攻關(guān)，項目組取得了技術(shù)突破，形成了一套智能化、小型化、非輻射、低成本的第一代三相流量計產(chǎn)品，填補了國內(nèi)低成本、不分離三相流在線計量的技術(shù)空白。

實時在線三相流量計基于文丘里效應(yīng)及虛高理論，使用特殊的文丘里結(jié)構(gòu)配合高可靠性的差壓傳感器，可實現(xiàn)寬流量范圍、多種井況下的高精度氣液兩相流量計量。該測量模塊能夠秒級的輸出結(jié)果，對微小的井況波動和流型變化都能夠及時做出反饋；它基于高低雙通道高頻微波技術(shù)，可以獲取液相中的含水率^[7-8]。

2　油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

基于第一代實時在線三相流量計的研發(fā)思路，項目組開發(fā)集成了RTU功能的實時在線三相流量計（V2.0），同時配備相應(yīng)的倒井控制柜。控制柜與流量計采用Modbus/TCP協(xié)議進行通信，組成了油氣生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，如圖1所示。該系統(tǒng)可實現(xiàn)采集計量站內(nèi)的管匯壓力、溫度、產(chǎn)量數(shù)據(jù)和控制站內(nèi)的計量啟停、倒井順序，以及數(shù)據(jù)反饋超限后的報警功能。將倒井控制與產(chǎn)量數(shù)據(jù)查詢的功能集成在系統(tǒng)中的倒井控制柜上，地面投資成本將進一步降低。

該系統(tǒng)是在項目組充分理解油氣生產(chǎn)數(shù)字化實際需求的基礎(chǔ)上被設(shè)計出來的高度集成化產(chǎn)品，其硬件設(shè)計基于工業(yè)級高性能ARM硬件平臺，軟件設(shè)計搭載實時操作系統(tǒng)，具備豐富的數(shù)據(jù)通信協(xié)議支持，可支持MOBUS RTU、A11 GRM等工業(yè)通信協(xié)議。該系統(tǒng)提供二次編程接口，可支持IEC61131編程功能和有線設(shè)備的自定義數(shù)據(jù)采集，以及完整的數(shù)據(jù)映射。該系統(tǒng)內(nèi)置實時數(shù)據(jù)庫，具有歷史數(shù)據(jù)存儲功能，可支持代碼在線升級、遠程升級、參數(shù)遠程配置和數(shù)據(jù)本地顯示。

圖1 油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖

3　現(xiàn)場應(yīng)用

3.1　應(yīng)用背景

新疆油田Y采油廠的管轄區(qū)塊主要分布在準噶爾盆地西北緣，南北長約25km，東西寬8.25km。

因生產(chǎn)的自然環(huán)境限制，Y采油廠建設(shè)初期即采用包含計量站的三站層級管理和人工巡檢相結(jié)合的生產(chǎn)管理模式，在自動計量方面大量采用計量站單井量油作為獲取單井生產(chǎn)數(shù)據(jù)的主要依據(jù)。

隨著油田管理模式和生產(chǎn)工藝模式的升級，利用計量站獲取單井生產(chǎn)數(shù)據(jù)已經(jīng)無法滿足油田精細化管理和持續(xù)降本增效的要求，這就對單井油、氣、水產(chǎn)量的數(shù)據(jù)獲取方式的優(yōu)選提出了更高的挑戰(zhàn)。

3.2　油田工藝現(xiàn)狀

新疆油田傳統(tǒng)的原油計量工藝為“雙容積式倒井計量”，其依托于現(xiàn)場計量站內(nèi)安裝的多通閥將計量站周圍的多口采油井以管道形式連接至雙容積計量容器，并通過多通閥控制柜控制多通閥選井。使用容器上安裝的液位計、氣體流量計和含水儀對來液的油、氣、水的單次計量產(chǎn)量進行測量，再將測量結(jié)果傳輸至計量控制器進行日產(chǎn)量計算。這種傳統(tǒng)的計量控制系統(tǒng)環(huán)節(jié)多，操作繁瑣，操作和維護工作量大。

3.3　工藝改造方案

針對上述技術(shù)痛點，項目組利用現(xiàn)有計量站倒井計量流程，用基于三相流量計的油氣生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的計量系統(tǒng)，在滿足流量計測算液量、氣量的同時，實現(xiàn)自動倒井邏輯，并通過倒井控制柜控制倒井，將生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時上傳至監(jiān)控中心。現(xiàn)場整體計量流程得到了簡化，設(shè)備運維的難度進一步降低；同時實現(xiàn)計量井的自動識別、自動倒井和數(shù)據(jù)的自動化采集上傳，大幅減少了含水取樣化驗次數(shù)，真正實現(xiàn)了計量間無人值守，檢測相關(guān)操作費用也將大幅度下降。

3.4　設(shè)備升級改造

Y采油廠某作業(yè)區(qū)的J計量站閥室配備倒井多通閥，控制11口井的閥位切換；計量間裝有雙容積式壓力容器以及液位計等各類計量儀表，負責產(chǎn)量測量；儀控間配套控制倒井柜，計量控制柜負責控制多通閥啟停和日產(chǎn)量計算。

項目組首先對J計量站進行工藝改造，利用三相流量計計量平臺替換傳統(tǒng)的雙容積式計量儀器，并拆除儀控間的倒井控制柜和計量控制柜，換裝一體化倒井控制柜。

圖2 升級后計量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

與改造前的傳統(tǒng)計量系統(tǒng)相比，基于實時在線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將現(xiàn)場儀控間內(nèi)的多通閥控制箱和計量控制箱集成為一體化控制箱，簡化了控制流程，提高了系統(tǒng)集成的程度，降低了設(shè)備采購的成本。將計量間內(nèi)的雙容積式計量容器，以及匹配于容器的液位計、電動閥、溫度變送器、壓力變送器、氣體流量計、含水分析儀等設(shè)備替換為三相流量計計量平臺，極大程度地提高了計量儀器的統(tǒng)一性，降低了設(shè)備維護的難度以及維護成本。

圖3 系統(tǒng)優(yōu)化后流程對比

與傳統(tǒng)的先分離后計量方式相比，基于實時在線三相流量計的油氣生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠提供產(chǎn)氣、產(chǎn)液變化趨勢，相關(guān)指標全部基于24小時真實計量數(shù)據(jù)獲得。三相流量計具有實時在線輸出秒級氣、液及液相含水率三相計量數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，可以讓油氣田用戶發(fā)現(xiàn)非常規(guī)生產(chǎn)事件以及直觀地觀察到油氣井生產(chǎn)特征。

3.5　應(yīng)用效果

基于三相流量計的油氣生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上線后，實現(xiàn)了單井來液的油氣水三相實時計量、控制倒井以及歷史產(chǎn)量查詢的功能，并能將計量數(shù)據(jù)以A11_GRM協(xié)議規(guī)定的地址傳輸至Y采油廠的數(shù)據(jù)中心。

系統(tǒng)已平穩(wěn)運行近18個月，成功實現(xiàn)了現(xiàn)場11口油井按排序自動計量、實時采集現(xiàn)場計量結(jié)果、自動入庫保存以及網(wǎng)絡(luò)共享。通過實時數(shù)據(jù)頁面可以查看油相、氣相、液相的實時流量數(shù)據(jù)，同時也可查看實時溫度壓力數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了歷史產(chǎn)量數(shù)據(jù)查詢以及日產(chǎn)量數(shù)據(jù)、實時計量參數(shù)以秒級的傳輸頻率回傳至數(shù)據(jù)中心，如圖4所示。

圖4 實時數(shù)據(jù)監(jiān)測示意圖

以油田作業(yè)區(qū)為計算樣本，每年對產(chǎn)量計量儀器的維護需花費100萬元以上。基于實時在線三相流量計的油氣生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上線后，每年可節(jié)約各類設(shè)備維護費用30萬元，減少儀器維護更換費用20萬元，綜合經(jīng)濟效益近50萬元/年，相關(guān)成本下降近50%。

4　總結(jié)

（1）基于三相流量計的油氣生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在油田得到了較好應(yīng)用。與傳統(tǒng)的先分離后計量方式相比，三相流量計能夠模擬預(yù)測油、氣、水產(chǎn)量變化趨勢，相關(guān)指標全部基于24小時真實計量數(shù)據(jù)獲得。

（2）新系統(tǒng)通過遠程可視化監(jiān)控，實現(xiàn)無人值守；此外，本地生產(chǎn)參數(shù)實時監(jiān)控顯示，異常報警；倒井計量制度支持定制，實現(xiàn)智能倒井控制和遠程啟停管理，極大地提高了現(xiàn)場計量的自動化程度。

（3）利用一體化倒井控制柜替換傳統(tǒng)的倒井控制柜和計量控制柜，實現(xiàn)了現(xiàn)場計量流程的簡化，提高了設(shè)備運維的便利性，降低了設(shè)備投資成本，桶油操作費用進一步降低，為油田公司創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟效益。

作者簡介：

韓宏志（1982-），男，黑龍江人，工程師，學士，現(xiàn)就職于中國石油昆侖數(shù)智科技有限責任公司，主要從事石油行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型咨詢及項目管理工作。

參考文獻：

[1] 張琳, 李長俊. 多相流量計的應(yīng)用研究[J]. 計量技術(shù), 2006 (9) : 3.

[2] 王宏春, 陳文, 朱安江. 多通閥在油井計量中的應(yīng)用[J]. 油氣田地面工程, 2011, 30 (11) : 2.

[3] 蔡珂盈, 黃琬曦, 郭碧清, 等. 油氣水三相流量計發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 中國石油和化工標準與質(zhì)量, 2018, 38 (24) : 92 - 93.

[4] 穆乃剛. 低產(chǎn)液油井三相計量的研究[D]. 大慶: 東北石油大學, 2013.

[5] 張瑞萍, 劉彤, 楊敏, 等. 三相流量計的發(fā)展狀況分析[J]. 石油儀器, 2009, 23 (05) : 30 - 33 + 100.

[6] 言伯祥, 李宗乾. 一種新型的三相流量計[J]. 國外油田工程, 1992, (2) : 54.

[7] 史鵬濤, 李宏宏, 歐陽雪峰, 等. 三相流量計自動倒井計量的研究[J]. 自動化博覽, 2021, 38 (9) : 80 - 83.

[8] 陳冰, 閔利昆, 張雅楠, 等. 基于實時在線三相流量計的倒井一體化裝置[J]. 儀器儀表戶, 2020, 27(12) : 5 - 7.

摘自《自動化博覽》2023年11月刊