油田油井智能监控系统的研究与设计

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摘要：中国的油田都是较为分散的分布在各地，一般情况下油田周围环境也十分复杂，油田井场会经常遭到自然环境和人为的破坏，甚至出现盗窃，已对油田开发的正常运行构成威胁。随着我国石油工业的迅速发展，我国油田的生产和建设也逐步走上了数字化、信息化的道路。油田井场智能监控系统的建设与发展能够保证石油生产和运输安全。在此基础上，探讨了油田油井智能监控系统的研究与设计，以供参考借鉴。

关键词：油田油井；智能监控系统；研究；设计

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）19-0210-02

1 油田采油工作中井场监控系统的构建要求分析

中国的大多数油田位于现场交通不便、自然环境十分恶劣的地区，同时又加上盗窃和破坏的问题，使得石油生产和运输安全受到严重威胁。石油开采工作的一个重要组成部分就是做好安全控制工作。井场智能监控系统的建立，首先需要建立在了解控制要求和现场监控系统的功能要求的基础上。从不同角度来说，对于井场监控会有不同的需求。对石油的储层分析后发现，对油井现场的控制包括对钻油压力、套管压力和油气比、含水率、井下温度和压力等数据进行监控分析，加强对油藏管理的可视化。在油田油井的生产中，需要严格的控制井口出油温度等参数，从而对油井到计量点的集属进行合理的技术管理；通过实时监控抽水机示功图能够及时掌握生产情况；通过对电机运行状态的监控确保其正常运行；通过监控井场周围环境以及电网，对现场供电和生产设施的安全进行合理控制。对于井场的监控需求来说，通过远程视频监控，油井智能监控能够对井口的漏油情况及抽油机的工作情况进行实时监控，同时监控井场的作业是否规范的问题，通过视频监控人员就可以看到工作现场情况，一旦出现问题就能够及时停止作业指令，并进行检查，从而有效地防止现场操作错误造成的安全事故。此外，油井智能监控系统还应有电机远程启停、井场数据实时检测、产液自动计量、闯入智能分析、工作状态智能分析等功能。这些功能可以通过系统及智能的操作对油井的情况及时的监测和控制，避免发生油井安全问题。

2 油井的监控分类

2.1 自喷井的监控

自喷井需要收集油压力、套管压力、回压和油温度的数据，如果使用了电可调喷嘴，还需要收集油嘴阀位的数据，并控制油嘴的开口度。

2.2 气举井的监控

气举井是一种在油田开发的中间阶段采用的开采方法，与自喷井不同的是气举井增加注气举气控制。

2.3 电潜泵油井的监控

电潜泵油井是由电潜泵RTU和电潜泵变速驱动器组成的监控系统。由变速驱动器对电潜泵进行控制，这种监控没有远程控制功能，是根据生产的需求，把电潜泵和井下压力传感器和油井底部进行连接，通过电缆和电潜泵连接变频调速驱动，连接好的压力传感器对井底压力进行测量，通过对电潜泵驱动器的控制保持井底压力不变。

2.4 抽油机油井的监控

抽油机监控系统包括变送器、井场RTU以及电机控制柜三部分。电机控制柜主要是对抽油机的电机运行进行控制，并且把电机的电压、电流、运行状态等数据传输给井场RTU。在大部分的油田作业中，抽油机一般用人工举升的方式进行抽油操作。一旦油层的供油能力不抵抽油机设备的抽油能力，会形成泵抽空状态。在这种情况下，游动凡尔在下冲程时会对液体表面进行冲击，增加压力和冲击波，从而会损坏抽油杆、泵以及地面抽油设施。同时，这种状态会降低生产效率，消耗大量能量。因此，对抽油机油井进行自动化远程监控和诊断，能够满足生产要求。

3 智能监控系统的构成

3.1 监控中心

由于数字化抽油机与传统抽油机的组合，推动了油田生产的数字化、智能化向前发展。我国大多数油田油井的数字化抽油机很好的融入了智能监控系统，通过智能监控系统，油田油井现场的信息采集、状态监测和抽油机运行状态的监视都可以实现全程实时监控。大多数智能监控系统包括现场信息采集和联合站监控中心两部分，数字化抽油机通过信息采集软件采集到现场数据，并传输至井场通信协议箱，然后通过网络将信息反映在联合站监控中心，通过系统分析，监控中心评估井场及抽油机的工作状态，从而做出正确的判断。在这样的方式可以及时的反映和处理现场的数据信息，实现智能控制。

3.2 数字化抽油机

在油田油井智能监控系统中，其核心部分是数字化抽油机的智能化监控，对整个系统的工作状态和工作进度都产生影响。油田油井的抽油机的智能化开发，帮助智能监控系统的形成并推动其进一步的发展。数字抽油机有采集和数据传输功能，利用摄像头还可以实现实时监控，通过无线网桥接收信息，然后利用软件分析和处理信息，能够保证智能化操作的有效性和即时性。

4 油田油井智能监控系统软件分析

4.1 智能监控系统的软件组成

油田油井智能监控系统主要包括四层结构，第一层是数据采集，基于数字化抽油机控制软件实时监测油井参数，也可以与智能化视频监控软件相结合，采集油田井场现场生产情况。第二层是数据传输，数据传输层将采集层和监控中心连接起来，快速传输数据。第三层是数据处理，数据处理层是基于智能分析软件，通过及时分析和控制收集并传输过来的数据，控制油井现场设备。第四层是人机界面，人机界面层通过工作人员的操作能够满足查询、分析、监控的需要。智能监控系统中数字化抽油机控制软件、视频监控系统和智能分析软件是最重要的三个软件。

4.1.1 数字化抽油机控制软件

整个监控系统的核心就是数字化抽油机的控制软件。数字化抽油机的控制软件的主要程序包括电机保护程序、最佳冲次判定程序、平衡调整程序、故障自诊断程序，这些程序既能够采集和分析数据，也能利用抽油机的控制功能对最佳状态进行调整，还能对数据进行分析，做出控制决策。它作为一个重要的油井现场数据采集软件，最大的优势是通过软件的组态形式使得对整个系统的控制目标得以实现，并且各模块的基本功能能够集成监控层系统。同时随着网络通信设备的结合以及网络技术的支持，数字化抽油机的控制软件能够集中管理控制，并通过设置人性化的界面，将油田油井现场智能分析软件提供基础数据进行集成分析。

4.1.2 视频监控软件

视频监控软件是数字化抽油机控制软件后第二大主要软件。视频监控软件通过视频硬件级图像分析程序的检测监控视频捕捉到的图像，将实测数据进行了分析，锁定油田油井现场的工作环境以及抽油机运行状态，将拍摄到的视频传输到监控窗口，确保现场工作环境。视频监控软件和智能控制平台相互之间保持联系，监控画面可以通过工作人员对控制平台的操作进行切换，可以随时上传监控视频记录，工作人员可以随时进行查看和取证。

4.1.3 智能分析软件

智能分析软件分析起着重要的分析作用，及时评估和处理油田井场信息，对数据信息进行智能控制。井场数据库中存储的数据信息是智能分析软件的基础。通过对油田井场采集到的抽油机运行参数、油压等数据进行分析比较，智能分析软件可以及时控制油田井场的抽油机和其他情况，并及时处理故障和问题，进行报警，从而保证油田油井现场抽油机的正常运行和工作环境的安全。基于油井计量软件和功图分析软件的智能分析软件，分析软件通过识别和分析，可以自动进行故障诊断，从而达到动态分析的目的。

4.2 智能监控系统在采油中的应用功能

在生产过程中，油田油井智能监控系统发挥着多重功能，它的远程实时监控功能依赖于控制中心，将抽油机的运行状态和现场操作情况通过监控中心系统运行监测，例如故障修井作业、抽油机漏油等情况，并且对发生的特殊情况通过分析系统和控制系统进行智能控制。闯入分析功能能够针对视频监控检测到的车辆和人员出入情况进行分析，遇到可疑情况及时报警，确保现场的安全生产。产液自动计量功能能够及时记录和分析油井的产液量，并及时将数据传送到监控中心。井参实时显示功能主要用于显示和记录抽油机的参数。

5 结束语

我国智能井场监控系统随着智能化和信息系统的开发和应用，将得到越来越广泛的应用，应用将更加符合油田的实际需要。智能井场监控系统能够实现现场无人值守和智能实时监控，同时使油田的采油效率得到有效地提高，促进了油田生产和管理的发展。

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