数字化油田技术分析与展望
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2014年12月05日 来源:中国能源网 浏览量:
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近几年来,随着数字化与IT技术在油田生产中的快速应用与发展,以及以人为本的生产管理观念的不断深入,油田数字化生产在油田生产开发过程的各种自动化、人工智能控制环节形成安全系统而加以实现。
近几年来,随着数字化与IT技术在油田生产中的快速应用与发展,以及以人为本的生产管理观念的不断深入,油田数字化生产在油田生产开发过程的各种自动化、人工智能控制环节形成安全系统而加以实现。从最初的点对点采集到现在的全面覆盖,从最初简单的数据采集到油田生产综合诊断分析处理,从最初PLC硬件的应用到现在DCS系统应用,可以大大降低人工的劳动强度,提高油田生产工艺处理集输等整个过程的数据监测的准确度和工艺数据信息传输的实时性,保证生产设备和工艺流程的高效运行。
一、数字化油田技术分析
数字油田的基本概念和发展方向就是将涉及油气经营的各种资产(油气藏等实物资产、数据资产、各种模型和计划与决策等),通过各种行动(数据采集、数据解释与模拟、提出并评价各种选项、执行等),有机的统一在一个价值链中,形成虚拟现实表征的数字油田系统。人们可以实时观察到油田的自然和人文信息,并与之互动。
建立数字油田是一个系统工程,而建立数据银行和信息平台是建立数字油田的基础。数字油田的核心是将油气发现与开发工作从历史性分类资料的顺序处理改变成实时资料的并行处理,利用实时数据流结合创新型软件的应用和高速计算机系统,建立快速反馈的动态油藏模型,并将这些模型配合遥测传感器、智能井和自动控制功能,让经营者更直接地观察到地下生产动态和更准确地预测未来动态变化,以便提高产量和进行有效的油田管理,实现各种层次的闭环优化管理,最终实现令油田范围的实时闭环资产经营管理。
促进数字油田发展的关键技术主要包括:①遥测技术,主要包括四维地震监测、重力测量、电磁监测、永久型地面检波器网络和永久型光纤井下检波器等;②可视化技术,包括综合勘探与生产数据的三维可视技术、虚拟现实技术等;③智能钻井与完井技术;④自动化技术;⑤数据集成、管理与挖掘技术;⑥集成管理体系等。数字油田技术将大大扩展石油工业的发展空间,为石油行业展示出了一个更广阔、更美好的发展前景。
二、数字化油田技术的应用
2.1无线注水装置监控系统
在油田整个生产中,有采油,注水,集输,工艺,原油处理,原油加热和循环等等。在油田生产的注水中,从水源井到各个注水井的整个工艺过程中,由于注水的注水压力比较高,操作人员到现场进行具体操作是比较危险;而且,人员处于的操作环境也比较危险。
无线远程计量注水监控装置,安装在每一口注水井的井口,每一个注水井井口的注水装置通过无线电台和远程中控进行建立无线通讯网络,操作人员在中控室可以对每口注水井的注水工艺和注水实时动态进行实时监控;
2.2管道泵无线远程监控
管道泵属于注水工艺中给水的中间配给站,中间配给站一般离终端注水站相对都比较远,由于油田的地域之间跨域比较到,而且道路比较坎坷。如果每次要给终端注水泵房给水的话都要操作人员开车到配给站进行操作,这样一来大大降低了人员的工作效率;同时提高了人员操作风险,通过远程监控系统可以实现对远程给水站远程实时监控,对整个注水工艺进行及时有效的监控和处理。
2.3锅炉DCS采集监控系统
锅炉是油田生产中的一个重要的生产设备,它主要是进行原油加热和热循环,通过原油加热可提高原油的处理能力,有利于工艺集输。但是,每个烧火间都是一个比较危险的操作场所,不适宜操作人员实时在现场进行监控。
锅炉DCS采集监控系统,它是集程控点火和安全保护一身。为它在锅炉启动、运行及停止的各个阶段,连续地监测锅炉的有关运行参数数据,根据工艺流程要求的安全条件,不断地进行逻辑判断和运算。通过相应的报警信号及联锁装置使锅炉设备按照既定程序完成必要操作,以避免爆炸性的燃料—空气混合物在炉膛及烟道内积聚。并在出现危及锅炉安全的情况时,迅速切断进入炉膛的所有燃料,防止因炉膛内可燃气体混合物过多所引起的爆炸事故的发生。发出声光报警提醒操作工人注意,并采取相应防护措施。它不但减轻了操作人员的劳动强度,而且大大提高了对危险的响应速度和锅炉的安全系数。
2.4单井数据采集诊断求产系统
示功图是油田对油井实施管理的重要依据,是油田的一项经常性的检查项目。快速准确方便地获取功图对于及时了解油井产油状态和抽油机的工作状态,及时发现卡杆、断杆等故障,保持采油产量、减少电量消耗都具有非常重要的意义。通过人工的手段对每一口油井进行功图求取,对于技术人员来说是一个巨大的工程;同时,在安装和拆卸设备的操作过程中的危险系数也比较大,稍不留神就有危险。
单井数据采集诊断求产系统,单井井口的数据采集传感器一经安装调试好以后,就可以随时远程手自动采集,大大缩减了功图求取时的人员操作风险,提高了工作的安全系数;此套系统具有油井自动检测、实时示功图、压力、温度等数据采集、油井工况诊断、产液量计量计算和查询等功能。并且能够在无人值守的情况下实现油井的远程实时监控,实现完备的生产数据统计分析,及时掌握油井的动态变化,提高油田生产效率,提高经济效益。
三、数字化油田技术机遇和挑战
数字化油田系统为各个能源公司和其供应商之间实现信息交流和自动化操作提供了一种基于网络的解决方案,使油田操作管理中一些复杂的工作流程简单化并且使各个相关部门进行团队合作,从而合理有效的利用各种油田资源,提高资源利用率和经济效益,利用油田数字化系统,可以大大的提高生产效率。
现在很多采集信息系统、油气集输分析管理系统等石油工程软件已经发展得比较完善,但是这些软件分析都是相对独立的,所有这些软件的相关数据得不到很好的综合利用。很多人认为石油工程信息技术的发展方向是将这些相对独立的系统集成起来以更好的进行综合分析和动态预测来支持决策和信息共享。数字化油田系统的产生和发展顺应了这一发展趋势,数字化油田系统是以系统集成、信息共享、分布式网络、安全稳定的数据为宗旨,以信息技术为支撑,油田信息为数据源,以互联网为传输媒介,以管理决策和信息共享为目标的现代化油田信息管理系统。我国的油田数字化系统起步比较晚,大多数还停留在以二层C/S模式的体系基础之上。而二层C/S体系结构本身的局限性是限制数字化油田系统发展的一个重要因素。因此寻求一种新的体系模式来开发数字化油田系统是十分必要的。
四、数字化油田发展预测
数字油田是一套联接地面与井下的闭环信息采集、双向传输和处理应用系统,能够伴随作业进程实时地指导勘探开发方案的执行和相关技术的应用,是覆盖所有主要价值循环过程的一个闭环系统。
数字油田的升级换代经历四个层次,即在完善油田信息化建设的基础上,依次经历实时监测、实时分析、实时优化和经营模式变革阶段。而迄今为止,世界上大多数数字油田远未达到第四个层次。
目前油气行业已经在宣传数字技术,并改变企业的管理和组织。与其他行业相比,石油行业传输数据的距离要远得多,虽然推行数字技术的表现比其他行业好许多,但在适应技术变化和商业需求方面还有很多挑战。预计未来数字油田会向经营模式变革的方向发展。
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