南八仙氣田間開(kāi)井智能控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)施報(bào)告---中山樂(lè)滿石油設(shè)備有限公司

一、 概述

南八仙氣田開(kāi)采過(guò)程中，由于地層能量降低、致密氣藏超低滲透率、水浸水淹等因素影響，使得晚期或低產(chǎn)氣井不能正產(chǎn)生產(chǎn)、或停產(chǎn)，降低了最終采收率和投資回報(bào)率。當(dāng)產(chǎn)氣量降低到臨界值，低于常規(guī)的排水采氣技術(shù)措施的應(yīng)用范圍時(shí)，南八仙氣田這類井往往難于維持生產(chǎn)，或維持生產(chǎn)成本更較高，沒(méi)有經(jīng)濟(jì)效益。隨著開(kāi)采時(shí)間延續(xù)，已經(jīng)有大量類似井躺停，并且每年不斷有約10%以上的井增加。

間開(kāi)生產(chǎn)，通過(guò)關(guān)井復(fù)壓、積聚能量、周期生產(chǎn)，可以在很大程度上恢復(fù)南八仙氣田氣井這類氣井持續(xù)生產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，延長(zhǎng)氣井開(kāi)采期，提高最終采收率和投資回報(bào)率。

由于南八仙氣田氣井一般都地處邊遠(yuǎn)，井之間相距也較遠(yuǎn)，開(kāi)井時(shí)從高壓到低壓穩(wěn)定，往往需要1~2小時(shí)，人工操作成本較高；由于井況的復(fù)雜性，特別是產(chǎn)水氣井產(chǎn)水、產(chǎn)氣變化的多樣性，每口開(kāi)井時(shí)間、復(fù)壓高低、關(guān)井時(shí)間都有較大區(qū)別，不根據(jù)具體井況優(yōu)化間開(kāi)參數(shù)，則生產(chǎn)時(shí)率、排水效果無(wú)法保證，不是產(chǎn)量太低，就是水淹得不到解決。

物聯(lián)網(wǎng)氣井遠(yuǎn)程操控自動(dòng)間開(kāi)系統(tǒng)，是針對(duì)南八仙氣田氣井上述問(wèn)題的專門解決方案。

二、 適用井況

氣井遠(yuǎn)程操控自動(dòng)間開(kāi)系統(tǒng)，適用于南八仙氣田氣井以下低產(chǎn)、躺停氣井的持續(xù)生產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)：

1. 晚期氣井，由于地層能量降低，油壓低于管輸壓力，不能連續(xù)自噴生產(chǎn)；
2. 晚期產(chǎn)水氣井，由于產(chǎn)氣量不足以攜液，導(dǎo)致氣井水淹低產(chǎn)或停噴；
3. 致密氣藏，超低滲透率，初期產(chǎn)氣就不足以攜液，水淹低產(chǎn)或停噴。

對(duì)于南八仙氣田氣井地處非常偏遠(yuǎn)、交通困難的氣井，氣井遠(yuǎn)程操控自動(dòng)間開(kāi)系統(tǒng)也可以解決氣井遠(yuǎn)程運(yùn)營(yíng)管理問(wèn)題。

三、 系統(tǒng)構(gòu)成

由于南八仙氣田氣井一般地處偏遠(yuǎn)、沙漠、隔壁等野外區(qū)域，沒(méi)有電力，要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控、自動(dòng)間開(kāi)，就要具有自身供電、低功耗、遠(yuǎn)程通訊、自動(dòng)控制功能，同時(shí)高壓開(kāi)井時(shí)，為防止沖擊損壞、節(jié)流凍堵，就要采用防凍細(xì)分調(diào)節(jié)閥，并具有高壓截?cái)嗵匦裕ㄐ孤?huì)導(dǎo)致壓力不能恢復(fù)）。

1. 高壓差截?cái)喾纼黾?xì)分調(diào)節(jié)閥

• 閥體形式: 直通鍛造型閥
• 公稱通徑: DN50
• 公稱壓力: 22MPa
• 連接方式: 焊接、法蘭（用戶指定）
• 材 料: A105
• 閥蓋形式: 螺栓壓緊式
• 填 料: 柔性石墨
• 墊 片 : 304+石墨
• 泄露等級(jí): JB/T 7387-94 V級(jí)
• 可調(diào)范圍: 50:1
• 最大行程: 30mm
• 額定行程偏差% :≤2.5
• 允許壓差: 0~22MPa
• 工作壞境: -20℃~70℃
• 閥芯形式: 壓力平衡式閥芯
• 流量特性: 等百分比特性
• 材 料: 316L，POM

2. 低壓直流電動(dòng)精密執(zhí)行器

• 電源電壓: DC 24V
• 輸入信號(hào): 4~20mA、RS485接口
• 輸出推力: 15000N
• 防護(hù)等級(jí): IP 65
• 隔爆等級(jí): ExdⅡ BT4

3. RTU(遠(yuǎn)程終端控制器)

（1）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊； （2）自動(dòng)控制； （3）數(shù)據(jù)采集。

4. 太陽(yáng)能電源系統(tǒng)

（1） 2x60W太陽(yáng)電池板； （2）2x65Ah低溫纏繞鉛酸蓄電池；（3）智能電源管理系統(tǒng)（欠壓、過(guò)充、過(guò)放、短路保護(hù)）；（4） DC24升48V直流升壓模塊。

5. 無(wú)線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

（1） LoRa無(wú)線局域網(wǎng)； （2）油壓、套壓無(wú)線壓力變送器；（3）太陽(yáng)能電池板、低溫鋰電池組。

6. 數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)及后臺(tái)控制平臺(tái)

通訊系統(tǒng)具有二中兼容、并行模式： （1）GPRS 數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，云服務(wù)器；（2）485總線接口，接入本地專用網(wǎng)絡(luò)；（3）后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)及操控平臺(tái)。

四、 系統(tǒng)功能及特點(diǎn)

(一) 系統(tǒng)功能

1. 氣井遠(yuǎn)程手動(dòng)開(kāi)、關(guān)閥門：在后臺(tái)界面，可設(shè)置系統(tǒng)工作模式。手動(dòng)模式，后臺(tái)可輸入閥門開(kāi)度（0~100），手動(dòng)遠(yuǎn)程操作閥門開(kāi)、關(guān)、開(kāi)度；自動(dòng)模式，選定壓力或定時(shí)模式后，設(shè)定工作參數(shù)，系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)定參數(shù)自動(dòng)運(yùn)行。

2. 氣井自動(dòng)間開(kāi)生產(chǎn)：壓力控制模式，設(shè)定油壓開(kāi)井、監(jiān)測(cè)套壓變化關(guān)井。設(shè)定開(kāi)井油壓，壓力恢復(fù)達(dá)到設(shè)定值，自動(dòng)開(kāi)井。閥門開(kāi)度根據(jù)油壓變化自動(dòng)細(xì)分調(diào)節(jié)。關(guān)井根據(jù)套壓上升幅度，判斷開(kāi)始積液關(guān)井。

3 氣井定時(shí)自動(dòng)間開(kāi)生產(chǎn)：設(shè)定開(kāi)井時(shí)間、關(guān)井時(shí)間，自動(dòng)運(yùn)行。

4. 無(wú)線油、套壓數(shù)據(jù)采集：（1）壓力變送器采用無(wú)線局域網(wǎng)、太陽(yáng)能供電，最大限度減少井場(chǎng)布線； （2） 數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)、或485接口接入本地網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)傳至后臺(tái)。

5. 遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定：系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)可在后臺(tái)界面設(shè)定。

(二) 系統(tǒng)特點(diǎn)

1. 專用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)用新型專利： 本系統(tǒng)是專為氣井自動(dòng)間開(kāi)研發(fā)、設(shè)計(jì)，并取得“一種全無(wú)線集成式間開(kāi)智能采氣系統(tǒng)”實(shí)用新型專利。

2. 高壓差零泄露。

3. 直流驅(qū)動(dòng)，防爆設(shè)計(jì)：防凍調(diào)節(jié)閥采用直流驅(qū)動(dòng)，防爆設(shè)計(jì)，并取得ExII B T4 Gb 防爆合格證。

4. 氣井專用生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、分析軟件，獲得國(guó)家軟件登記證書。

五、 選井和間開(kāi)系統(tǒng)的安裝

2018年5月16日對(duì)實(shí)施間開(kāi)控制的南八仙氣田氣井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)勘查，本項(xiàng)目實(shí)施的氣井初選為：MB3-2、X15和X16?？辈榘l(fā)現(xiàn)，X15和X16井場(chǎng)中國(guó)移動(dòng)信號(hào)正常，在流程中安裝調(diào)節(jié)閥很方便，可以確定為間開(kāi)系統(tǒng)實(shí)施氣井，但MB3-2氣井為抽油機(jī)油管排水，套管生產(chǎn)的氣井，抽油機(jī)的啟停都是人工控制，難以和自動(dòng)間開(kāi)系統(tǒng)同步配合，不合適選為間開(kāi)系統(tǒng)實(shí)施氣井，經(jīng)作業(yè)區(qū)和廠部工藝室領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)，用MB3-8井替代MB3-2井，作為自動(dòng)間開(kāi)系統(tǒng)實(shí)施氣井。

六、 間開(kāi)系統(tǒng)基本操作

間開(kāi)系統(tǒng)可以在遠(yuǎn)程終端控制閥門、監(jiān)控氣井生產(chǎn)狀態(tài)、設(shè)置控制參數(shù)和設(shè)置控制模式操作。

（1） 登錄控制平臺(tái)

在電腦終端連接互聯(lián)網(wǎng)，輸入網(wǎng)址和密碼，進(jìn)入油田物聯(lián)網(wǎng)控制平臺(tái)，在左側(cè)欄選擇井號(hào)，主界面顯示“圖表”、“數(shù)據(jù)”和“參數(shù)”等選項(xiàng)卡。

（2） 監(jiān)控氣井生產(chǎn)狀態(tài)

在圖表和數(shù)據(jù)選項(xiàng)卡，可以查看隨時(shí)間變化的油壓、套壓和閥門開(kāi)度的數(shù)據(jù)和由數(shù)據(jù)生成的圖表。

（3） 設(shè)置和控制

在參數(shù)選項(xiàng)卡，可以設(shè)置控制參數(shù)、設(shè)置控制模式和控制閥門開(kāi)度等操作。

根據(jù)X15井、X16井和MB3-8井流程的特點(diǎn)，設(shè)置開(kāi)井參數(shù)。

七、 經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)分析

1. X15井

X15 于2018/6/16 完成間開(kāi)系統(tǒng)安裝。分析數(shù)據(jù)范圍從2018/1/1至2018/8/16。安裝間開(kāi)系統(tǒng)前后，平均日產(chǎn)氣量從0.62 10⁴m³/d增加至0.97 10⁴m³/d，增加 56%。

2. X16井

X16 于2018/6/18 完成間開(kāi)系統(tǒng)安裝。分析數(shù)據(jù)范圍從2018/1/1至2018/8/16。安裝間開(kāi)系統(tǒng)前后，平均日產(chǎn)氣量從0.71 10⁴m³/d增加至0.93 10⁴m³/d，增加 31%。

3. MB3-2井

MB3-2井沒(méi)有中國(guó)移動(dòng)信號(hào)，所以沒(méi)有實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測(cè)和控制，沒(méi)有獲得運(yùn)行數(shù)據(jù)。

八、 結(jié)論和建議

(一) 結(jié)論

1. 節(jié)省人力

自動(dòng)間開(kāi)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制氣井的開(kāi)關(guān)井，不需派人員到井口操作。自動(dòng)間開(kāi)控制系統(tǒng)大大節(jié)省了到井場(chǎng)操作開(kāi)關(guān)井的人力和物力。

2. 增加產(chǎn)量

X15井和X16井的產(chǎn)氣量分別從0.62 10⁴m³/d和0.71 10⁴m³/d增加到0.97 10⁴m³/d和0.93 10⁴m³/d，產(chǎn)氣量增產(chǎn)率分別為56%和31%，每天增產(chǎn)取得了增加的經(jīng)濟(jì)效益分別為2698元和2141元，收回項(xiàng)目投資所需要的時(shí)間分別是55天和70天，之后每月增加的經(jīng)濟(jì)效益分別為8.1萬(wàn)元和6.4萬(wàn)元。自動(dòng)間開(kāi)控制系統(tǒng)增加產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益都是十分顯著。

3. 提高生產(chǎn)時(shí)率

X15井和X16井開(kāi)井次數(shù)都從原來(lái)的2次/天增加到3次/天，生產(chǎn)時(shí)率增加了50%，自動(dòng)間開(kāi)控制系統(tǒng)對(duì)增加生產(chǎn)時(shí)率效果顯著。

4. 提高最終采收率

間開(kāi)生產(chǎn)模式，可以延長(zhǎng)氣井開(kāi)采壽命，提高最終采收率，提高資產(chǎn)回報(bào)率。

(二) 建議

從X15和X16的安裝自動(dòng)間開(kāi)系統(tǒng)前后數(shù)據(jù)對(duì)比情況來(lái)看，自動(dòng)間開(kāi)控制系統(tǒng)能夠節(jié)省人力物力、增加產(chǎn)氣量、提高生產(chǎn)時(shí)率、提高最終采收率。自動(dòng)間開(kāi)系統(tǒng)對(duì)達(dá)到增產(chǎn)增效的目標(biāo)起到了顯著的作用，投資回報(bào)期分別為55天和70天，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。建議對(duì)氣田的能量不足的需要采用間開(kāi)生產(chǎn)的晚期氣井推廣采用自動(dòng)間開(kāi)控制系統(tǒng)。

關(guān)于智能間開(kāi)控制系統(tǒng)信息參考>>>>