油田注水流量自动控制系统技术研究与应用

油田注水流量自动控制系统技术研究与应用魏海生等摘要:针对油田开发建设中庞大的地面集输系统和注水系统效率比较低，循环输送量大，能源浪费大，维护成本高，进行了地面系统的优化调整。注水并流量自动控翩技术成为地面系统优化调整改造中的一项关键技术，解决了注水井配注调整工作量大的难题，提高了注水系统的运行效率。论述了注水井流量实时自动控制技术在油田平稳注水中的作用，注水井流量实时自动控制技术的原理和功能研究，分析了注水井流量自动控制技术在实际生产中的应用效果。现场应用表明，注水并流量实时自动控制技术能够满足油田平稳注水的需要，提高了油田注水自动化水平。关键词注水井；配注；计量；自动控制1自动控制技术研究必要性在油田开发生产过程中，地下能量补充由注水系统完成。注水系统主要由污水处理、供水泵、注水泵、注水井、储罐和管网组成，布站方式如图1所示。地面系统作为油田生产的重要组成部分，其庞大的系统造成了能源的浪费。为提高地面系统的效率，减少能源浪费，提高能源利用效果，采油厂开展地面系统简化优化工作，注水井系统直接由注水泵站供水至注水井口，停运中间配件环节。这样既减少了管道维护工作量，又提高注水井口的注水压力。地面系统简化优化后，注水井的配注调整由配水井转移到注水并口，且注水井口管线多采用串接，一口注水井调整流量，其他注水井流量也会变动，增加了调配工作量。注水泵站一旦出现压力波动，注水井口流量将随之变动，调配工作量也随之增加。因此，开展注水井流量实时自动调整技术研究，对注水井流量进行自动调整，减少操作工作量，提高注水井的自动化管理水平具有重要的作用。2原理及功能注水井流量自动控制技术主要由数据采集控制单位、供电系统、采集传输系统、网络展示系统4部分组成。如图2所示。2．1数据采集控制单位数据采集控制单位由流量调节机构、远程控制终端积控制软件组成，通过控制软件进行远程流量设置，指令通过现场远程控制终端，发送到智能控制器，智能控制器依据配注指令和现场流量计显示的流量值，使电动执行机构进行相应的开或关的动作，直至两个数值接近或相等，达到实时调整的效果。流量调节装置是将流量计、调节阀、执行机构和智能控制器集于一体，具备现场显示、操作和RS485通讯接口功能。电动调节机构由电动执行机构和调节阀两部分组成。调节阀采用磨轮式结构。介质流体从阀门的进口端进入阀腔内，两磨轮上的节流孑L处于垂直相向位置，流道被完全堵死，为关闭状态；两磨轮上的节流孔有一定的角度，流体可以通过，为开启状态；两磨轮上的节流孔处于连接位置，流道被完全打开，为全开状态。2．2供电系统由于注水井现场无可使用电源，结合现场实际情况，供电采用油井电源和太阳能供电两种方式。2．2．1油井电源供电注水井周围在一定距离存在油井，采用油井电源供电，为避免增加投入和纠纷，坚持四项原则：一是供电线路直接穿越耕地的不适用；二是供电线路穿越道路的不适用；三是供电线路穿越沟河的不适用；四是供电线路长度超过150m不适用。技术要求为油井控制柜处安装220V／24V变压器1台，变压器出口接24V直流电源，使用铠装电缆挖沟铺设至注水井井口，沟深O．7m以上，安装明显标志桩；井口地面电缆部分采用6分镀锌管保护；电缆沟走向避开进井场路。2．2．2太阳能供电不具备油井电源供电的采用太阳能供电方式，主要由水泥杆、太阳能板和蓄电池组成。太阳能杆高度8m标准电杆，采用中空设计，距顶部60cm、距底部130cm、270cm处开孑L，孔径8cm。埋地深度1．5m，安装在进井场路另一侧左上角位置。太阳能板和蓄电池箱安装在水泥杆顶部，并采取防盗措施。2．3采集传输系统采集传输是现场数据和远程控制软件之间的数据通道，由现场远程控制终端通过有线传输方式接收注水井实时流量、流量计表底数和调节阀调节次数，通过短距离无线传输方式接收注水井油压和套压数据，通过GPRS(通用无线分组业务)或Zigbee通讯传输至中心控制服务器。2．4网络展示系统由采集服务器、网络服务器、远程控制软件和用户终端组成，采集服务器实现实时采集现场数据，远程控制软件实现实时对注水量进行调整，网络服务器对采集服务器采集的数据进行分析、计算，并将结果进行网络展示。用户终端为局域网上的每一位用户，通过局域网登录网络服务器实时查询注水井生产信息。3应用效果通过注水井流量自动控制技术的研究与应用，解决了地面注水系统简化优化后注水量调节难度大的问题，可以通过网络计算机或现场RTU可实时对注水井的流量自动调节。平台实现注水井压力、流量、日注水量等参数的网络发布。系统对注水井参数实时采集、传输、存储，流量实时调节，并通过网络实时查询和控制，将加深用户对抽象数据的认知和理解，提高了决策依据；为工程技术人员提供可靠的实时数据；改变了过去现场调查、取数的难度；减少了员工劳动强度、提高了准确性、节约了成本。3．1监控平台功能展示监控平台实现对注水井参数实施监控，通过软件计算，日注水量等参数和历史数据查询等功能。3．2应用效果通过现场采集监控数据的跟踪，实现了注水井流量自动控制，注水量满足生产需要，参数录取符合要求。注水井流量调节技术使注水井的生产参数得到了集中监控，有效地避免了因检查不到位而出现问题的概率，减少了巡回检查的劳动强度，提高了自动化管理水平，进而提升了企业的社会和经济效益。两口井的设置流量与实际流量对比曲线见图3、图44结论及建议4．1结论注水井流量调节控制技术为数字化采油技术的发展搭建了平台，其推广和应用必将有力地促进采油技术的发展，是一项前景广阔的技术。注水井流量调节控制技术，注水井生产参数实时采集和控制功能，能够反映系统的真实情况和变化情况，充分发挥其在生产管理中的作用，科学指导生产决策，用应用的成果促进管理水平的提高。4.2建议一是，加强注水井流量调节控制设备的日常维护与管理，能够延长设备的使用寿命，降低设备运行维护费用。二是，注水井作业和流量计标定期间，要加强设备管理并做好标识，尽量避免因人为因素造成计量设备出现故障，导致注水井流量不能实现自动调节。三是，注水井泵压与油压之间压差超过20MPa、间注并不安装流量调节控制装置。