油田地面工程數(shù)字化建設(shè)方案優(yōu)化探索

油田地面工程數(shù)字化建設(shè)方案優(yōu)化探索摘要：油田的生產(chǎn)環(huán)節(jié)是石油企業(yè)管理中的重中之重，由于油田的基礎(chǔ)設(shè)施地理分布性較廣，各區(qū)域地理環(huán)境和地質(zhì)條件差異性較大。因此，生產(chǎn)指揮與決策在已知生產(chǎn)動(dòng)態(tài)信息的基礎(chǔ)上，與具體的遠(yuǎn)程實(shí)地三維地理信息相聯(lián)系，將大幅提高油田企業(yè)生產(chǎn)管理的科技化程度，達(dá)到事半功倍的效果。油田在生產(chǎn)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，安全性保障是首要任務(wù)，對(duì)于各種災(zāi)害的預(yù)案制定與快速反應(yīng)是減少災(zāi)損失的關(guān)鍵。關(guān)鍵詞：地面工程數(shù)字化；建設(shè)方案；優(yōu)化引言近年來(lái)，油田開(kāi)發(fā)逐步加大數(shù)字化建設(shè)力度，按照試點(diǎn)先行、規(guī)模推廣、持續(xù)優(yōu)化、深化應(yīng)用的建設(shè)路線推進(jìn)數(shù)字化建設(shè)。但是，由于部分油田開(kāi)發(fā)年限較長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)方式及采出液處理工藝復(fù)雜，井、間、站場(chǎng)建設(shè)周期跨度大且數(shù)量多，面臨的生產(chǎn)成本壓力大，數(shù)字化應(yīng)用程度仍處于較低水平。為了緊跟互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)時(shí)代的前進(jìn)步伐，早日建成數(shù)字油田、智能油田、智慧油田，急需加快油田數(shù)字化建設(shè)步伐，推進(jìn)建設(shè)進(jìn)程。通過(guò)優(yōu)化數(shù)字化建設(shè)方案，固化數(shù)字化建設(shè)模式，為大規(guī)模推廣數(shù)字化建設(shè)積累經(jīng)驗(yàn)。1油田地面建設(shè)難點(diǎn)剖析油田地面建設(shè)經(jīng)過(guò)多年探索與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，目前已形成自身建設(shè)特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣田生產(chǎn)早期的壓力和產(chǎn)量較高，短時(shí)間內(nèi)壓力和產(chǎn)量會(huì)很快衰減至較低程度，這使頁(yè)巖氣地面初期建設(shè)的設(shè)計(jì)規(guī)模難以同時(shí)與其早、中、后期等3個(gè)生產(chǎn)階段的實(shí)際產(chǎn)能相匹配。地面工程總體布局和規(guī)模難以合理設(shè)計(jì)與確定，生產(chǎn)早期投入的高等級(jí)大規(guī)模地面設(shè)備在短期內(nèi)即會(huì)面臨功能過(guò)剩，容易導(dǎo)致設(shè)備投資成本較高和運(yùn)行效果不理想。因此，地面集輸系統(tǒng)必須具備高度的靈活性和可擴(kuò)展性，以保證地面設(shè)備可以重復(fù)利用。同時(shí)，頁(yè)巖氣的非常規(guī)特性使得滾動(dòng)開(kāi)發(fā)時(shí)的新井、加密井等接入管網(wǎng)后的產(chǎn)能波動(dòng)大，地面集輸規(guī)模和站場(chǎng)布置需要進(jìn)行不斷地調(diào)整，以適應(yīng)產(chǎn)能動(dòng)態(tài)變化的要求，并且頁(yè)巖氣田井站布置選址、集輸規(guī)模和集輸半徑等不確定因素的綜合性影響，導(dǎo)致站場(chǎng)布局和管網(wǎng)形式的確定難度較大。因此，需要針對(duì)頁(yè)巖氣田地面工程建設(shè)進(jìn)行深度剖析，劃分地面建設(shè)界面，采取新的地面建設(shè)模式解決地面建設(shè)難點(diǎn)及矛盾，以實(shí)現(xiàn)地面鉆井、壓裂測(cè)試、地面設(shè)施建設(shè)等各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)的銜接，便于地面工程統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一組織管理、地下地面統(tǒng)一，使得頁(yè)巖氣田安全、高效和經(jīng)濟(jì)開(kāi)采運(yùn)行。2存在的問(wèn)題（1）單體模型規(guī)模龐大不成體系。完成全廠三維模型，但相對(duì)關(guān)系無(wú)法體現(xiàn)，具體使用還停留在瀏覽階段，不能為生產(chǎn)管理提供指導(dǎo)，（2）設(shè)施設(shè)備信息單一。只具備圖形數(shù)據(jù)，站場(chǎng)、單井、道路模型沒(méi)有詳細(xì)的屬性數(shù)據(jù)支持，在分析與決策支持方面的能力相對(duì)較弱，（3）油田設(shè)施不完善。缺乏地下管網(wǎng)的空間信息，不能有效的形成地上地下一體化的管理模式，在油田通用三維空間信息的網(wǎng)絡(luò)化與標(biāo)準(zhǔn)化等方面有待進(jìn)一步完善。3數(shù)字化建設(shè)思路3.1優(yōu)選井、間數(shù)據(jù)采集通信技術(shù)對(duì)于油水井，計(jì)量間，閥組間等井、間的數(shù)字化建設(shè)，需在井場(chǎng)和間內(nèi)增加壓力變送器、溫度變送器等儀表設(shè)備進(jìn)行相關(guān)生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集。現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)傳送至控制設(shè)備的方式有電纜傳輸及無(wú)線信號(hào)傳輸兩種。根據(jù)相關(guān)規(guī)范的要求，同時(shí)考慮到現(xiàn)場(chǎng)施工及井口作業(yè)的方便性，現(xiàn)場(chǎng)儀表以無(wú)線傳輸方式為主。通過(guò)對(duì)井、間設(shè)置的現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線儀表應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行對(duì)比后，優(yōu)選WIA-PA技術(shù)（一種面向工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化的工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)）和Zigbee技術(shù)（一種應(yīng)用于短距離和低速率下的無(wú)線通信技術(shù)）作為現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線儀表采集技術(shù)。這兩種技術(shù)均為采用2.4GHz頻段的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，在現(xiàn)場(chǎng)儀表內(nèi)嵌入相應(yīng)Zigbee或WIA-PA通信模塊，通過(guò)無(wú)線電磁波可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳。3.2埋地管網(wǎng)補(bǔ)充完善利用GPS-RTK測(cè)量?jī)x對(duì)區(qū)域內(nèi)的工程數(shù)據(jù)（單井、管道、電力設(shè)施、道路、供排水設(shè)施等）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和記錄，現(xiàn)場(chǎng)同步收集部分屬性數(shù)據(jù)，針對(duì)站（間）以上管網(wǎng)采取先探測(cè)后測(cè)繪的方式進(jìn)行。對(duì)管道根據(jù)管徑、輸送介質(zhì)、埋深等信息進(jìn)行三維建模[根據(jù)起點(diǎn)、拐點(diǎn)、終點(diǎn)等空間信息精確定位到影像圖中，反映管線真實(shí)走向的同時(shí)體現(xiàn)了與周?chē)匀画h(huán)境的關(guān)系。3.3采集點(diǎn)位設(shè)置2016年12月發(fā)布SY/T7352—2016《油氣田地面工程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，該規(guī)范主要對(duì)石油行業(yè)的井站生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控要求進(jìn)行了規(guī)范。站場(chǎng)采集點(diǎn)位依據(jù)《油氣田地面工程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)各類站場(chǎng)具體的檢測(cè)和采集參數(shù)進(jìn)行規(guī)定，重要工藝參數(shù)全部進(jìn)入站控系統(tǒng)統(tǒng)一管理。3.4安防能力提升為了探索數(shù)字化建設(shè)、油田保衛(wèi)技防、生產(chǎn)管理緊密結(jié)合的管控模式，將相控雷達(dá)與光學(xué)成像技術(shù)高度融合，根據(jù)監(jiān)測(cè)管轄范圍內(nèi)的雷達(dá)系統(tǒng)，快速定位偷盜位置，并根據(jù)油田路網(wǎng)拓?fù)鋱D，快速制定導(dǎo)航路線，監(jiān)測(cè)面積在安防雷達(dá)全部實(shí)施后可達(dá)519km2，有效降低盜油盜電案件發(fā)生。3.5優(yōu)化注水井實(shí)施方案注水井參數(shù)采集實(shí)施方案分為采集型和控制型，根據(jù)生產(chǎn)的不同需求進(jìn)行優(yōu)化選用。采集型對(duì)注水井油壓、瞬時(shí)注入量、累計(jì)注入量進(jìn)行采集及數(shù)據(jù)上傳；對(duì)注水量需實(shí)時(shí)監(jiān)控和精確調(diào)整的注水井，采用控制型，在采集型基礎(chǔ)上，增設(shè)注水量實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。在示范工程建設(shè)時(shí)，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需求進(jìn)行實(shí)施方案優(yōu)選，如，大慶采油五廠數(shù)字化建設(shè)工程中，由于杏南地區(qū)注水量相對(duì)穩(wěn)定，單井調(diào)節(jié)頻次較低，因此按照采集型采集注水井單井壓力與流量數(shù)據(jù)，采用電池供電，降低工程投資；而高臺(tái)子油田和太北作業(yè)區(qū)注水井注水量調(diào)節(jié)較為頻繁，采用控制型，在對(duì)注水井單井壓力與流量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的同時(shí)，增設(shè)流量控制裝置，實(shí)現(xiàn)注水量實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程自動(dòng)調(diào)節(jié)。結(jié)束語(yǔ)油田實(shí)現(xiàn)自動(dòng)感知、預(yù)測(cè)預(yù)警、業(yè)務(wù)協(xié)同、決策優(yōu)化的智能化應(yīng)用，需要通過(guò)數(shù)字化建設(shè)，建立各生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動(dòng)化、可視化系統(tǒng)，采集生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，達(dá)到全面感知的目的。智能化應(yīng)用將在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)，研發(fā)生產(chǎn)運(yùn)行、節(jié)能降耗、措施管理、綜合調(diào)整、安全預(yù)警輔助分析軟件，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)的智能一體化管理，推動(dòng)油田由數(shù)字化向智能化轉(zhuǎn)型。參考文獻(xiàn)[1]張鋒,江飛,董江潔,李英杰,王偉,王佳佳,崔新強(qiáng).數(shù)字化工廠移交系統(tǒng)在油氣田工程建設(shè)中的研究和應(yīng)用[J].油氣田地面工程,2019,38(11):107-111.[2]梅剛.油氣田智能化建設(shè)初步構(gòu)想[J].世界石油工業(yè),201