基于云计算的油井智能间抽控制系统.pdf
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1、物联网技术 2023年/第12期 智能处理与应用Intelligent Processing and Application840 引 言随着油田开发进入中后期,受地层能量降低等因素影响,油井容易出现供液不足现象,经常会因为液体不足而出现液击甚至空抽现象,油井无效运行不仅能耗高,更导致设备磨损加剧,造成资源浪费1。对于典型的低渗透、低压、低丰度“三低”特征油田,通过周期性停井待动液面恢复到一定位置后再开井的间歇方式生产,在确保产量的同时大幅降低了生产能耗2。目前,国内油田以胜利油田、华北油田、大庆油田、长庆油田为代表,在快速发展和研究各具特色的间抽技术,形成了电参间抽、电参+功图间抽、电参+功
2、图+动液面间抽、不停机间抽(电参+功图+变频)、定时间抽、边缘计算间抽等多种间抽模式3。间抽制度以经验为主,间开周期相对固定,管理粗放、液面波动大,影响稳产和节能降耗效果。无论是人工间抽模式,还是电参、功图、液面智能控制间抽模式,每口油井需要一台控制设备进行数据处理与监控,导致油井间抽投入成本高,采油效率低且造成极大的人工浪费。因此,为满足不同井况低产、低效油井对间抽制度的个性化需求,寻找科学合理的间开周期和节能措施,不断提高油井产量和泵效,实现低投入高产出是重中之重4。为此,研发了一种基于云计算的油井智能间抽控制系统,可完成单井数据采集和井场多井数据传输与监控,云端平台处理作业区块油井三相电
3、参、功图、动液面等,判断每口油井供液能力和井筒排液能力,实现云计算群控批量油井智能间抽控制,确定油井最佳的间抽制度和产量,保持能耗最低。云计算群控智能间抽技术在油田的开发与生产中具有较高的应用价值。1 基于云计算的油井智能间抽控制系统构成基于云计算的油井智能间抽控制系统分为井口智能采集与控制单元、井场智能监控单元和云计算智能监控平台三部分。井口智能采集与控制单元主要由井口采集设备、传感器和抽油机设备等组成。其主要作用是采集每口单井的动液面、示功图、三相电参、压力等数据以及控制抽油机间抽。井场智能监控单元是各模块之间通信的主要桥梁,通过 WiFi 网络和 RS 485 通信将各模块之间紧密连接。
4、每口井采集的数据通过 WiFi 网络传输至井场智能监控单元,该单元旨在实时监测井场每口井的运行状况。云计算智能监控平台主要由后台服务器、SCADA 系统和远程智能监控平台组成。SCADA 系统采集数据并通过无线网络传输至服务器,服务器收到指令后进行数据解析、处理,再将处理后的数据发送至远程智能监控平台,方便用户或工作人员随时查看任意时刻的系统数据。云计算油井智能间抽控制系统如图 1所示。2 云计算智能间抽控制系统硬件实现云计算智能间抽控制系统硬件由三部分构成:井口智能采集与控制单元、井场智能监控单元和云计算智能监控平台。基于云计算的油井智能间抽控制系统闫 莹1,杜 森2,李来富3,何 渡4,张
5、钰哲4(1.西安石油大学 电子工程学院,陕西 西安 710065;2.延长油田股份有限公司 靖边采油厂,陕西 靖边 718500;3.延长油田股份有限公司 定边采油厂,陕西 榆林 718600;4.西安海联石化科技有限公司,陕西 西安 710065)摘 要:随着数字化智能油田建设的逐步推进,连续、准确、高精度控制抽油机间抽,提高低渗透油田抽油机运行效率,对于油田智能化开发具有重要意义。研发基于云计算的油井智能间抽控制系统,通过云计算群控实现批量油井智能间抽控制。设计了基于云计算的油井智能间抽控制系统的硬件与软件,通过井场智能 RTU 将数据传输至云计算平台,基于云端大数据耦合油井供液能力和井筒
6、排液能力,计算油井产液恢复规律,实现批量油井智能间抽控制。实际应用表明,该系统通过云计算群控进行批量油井智能间抽控制,实现了批量油井间抽控制一井一策,降低了间抽控制投入成本,提高了间抽控制工作效率。关键词:油井;云计算;智能间抽;群控;WiFi 通信;RTU中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2023)12-0084-04DOI:10.16667/j.issn.2095-1302.2023.12.022收稿日期:2023-10-22 修回日期:2023-01-03基金项目:陕西省重点研发计划(2022GY-046);陕西省自然科学基础研究计划项目(2018JQ4
7、045)2023年/第12期 物联网技术智能处理与应用Intelligent Processing and Application85通过对实时生产数据进行全面采集,包括实时功图、三相电参、动液面、油套压等数据,在井场智能监控单元完成产液量实时计算、耗电量实时监测,基于实时动液面进行连续准确测量,结合油井渗透规律动态寻优间抽生产制度5。图 1 云计算油井智能间抽控制系统构成2.1 井口智能采集控制单元井口智能采集控制单元硬件组成包括电源供应模块、数据采集与处理单元、WiFi 通信模块、间抽控制启停模块以及各传感器模块6。单元硬件组成如图 2 所示。图 2 井口智能采集与控制单元硬件组成2.2
8、井场智能监控单元井场智能监控单元硬件设计包括电源供应模块、语音模块、4G 网络通信模块以及各井口 RTU 和井场 RTU。通常井口采集的动液面、压力、三相电参和功图等数据会通过 WiFi网络传输至井场智能监控单元。该单元会实时集中监测各井口数据,通过井场能源智能动态协调和单井智能采油控制最大限度保证井场的生产工况。井场智能监控单元硬件组成如图 3 所示。图 3 井场智能监控单元硬件组成2.3 云计算智能监控平台云计算智能监控平台是一种基于云计算技术的智能监控平台,该平台的主要作用是进行数据处理、计算与分析。其主要由电源供应模块、服务器集群、数据库模块、数据存储模块、网络设备和 4G 通信模块组
9、成。井口数据通过井场RTU 传输至云计算智能监控平台,该平台对数据进行分析与计算,基于云端大数据耦合油井供液能力和井筒排液能力,计算油井产液恢复规律,下发间抽指令来控制抽油机的启停,实现群控批量油井智能间抽控制7。云计算智能监控平台硬件组成如图 4 所示。图 4 云计算智能监控平台硬件组成3 云计算油井智能间抽控制系统软件实现3.1 云计算油井智能间抽控制系统软件构成基于云计算的油井智能间抽控制系统是一个复杂的软件系统,其由多个模块组成,可实现对采油工艺和设备的智能监控、控制和优化。其组成包括数据采集与传输模块、智能监控模块和云计算模块。云计算模块含有功图计算模型、动液面计算模型、间抽采油控制
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