第六采油厂砖井作业区 陕西榆林 719000
摘要：注水是保持油层压力、实现油田高产稳产、改善油田开发效果的有效手段。而定边采油厂目前采用的是传统的注水模式开发油田，注水量调节困难、工作量大、成本高，已不能满足当今快节奏、低成本、高效益的发展要求。智能注水技术科技含量高，经济效益好，资源消耗低，实现了远程注水、数据实时采集、工况预警和优化控制，对采油厂的生产和节能降耗将具有重大意义。
关键词：定边采油厂；智能注水系统；节能降耗
引言
油田注水是油田开发过程中向地层补充能量、提高油田采收率的重要手段之一。信息时代的到来，注水系统工艺流程由原来的手工操作逐渐演变为自动化操作，但目前长庆油田注水工作面临监测数据不完整，系统管理不完善，智能调配能力不足，与油井生产联动性管理较弱等问题，影响油田整体开发稳产。
1定边采油厂注水系统现状分析
1.1投入成本高
整个系统都是人工操作控制，水井分布范围广，工人的巡井工作量大，导致目前工人劳动强度大、劳动效率低、劳动成本高，遇到特殊气候无法对阀门进行操作。巡井人员在野外工作，工作环境差。仪表设备在野外环境易受损，仪表的日常维护工作量大，人工调试易导致机器损坏，维修成本高。
1.2数据精度低
仪表的各类数据均由巡井工作人员现场记录，大量的工作时间耗费在数据记录和搬运上，工作人员在传抄数据的过程中，出错率也高，这种情况下数据的利用率也很低。另外仪表的分布范围大，无法同一时间读取仪表的数据，且人工读取的数据精度低，影响注入动态分析，无法给注水作业提供高效、准确的决策支持。注水井有可能随时需要改变配注量，人工调节需要多次试验才能达到预期注水量，操作难度大，效率低，也无法实现注水量的精确调节。
2智能注水关键技术
2.1注水泵本体监控技术
注水泵本体监控技术主要通过安装在设备表面的传感器及安装于供水泵房的数据采集器，实现设备运行时振动和温度数据的采集，通过系统软件处理和分析数据，并传输至服务器，进行设备故障诊断，为运维检修提供数据支撑。
2.1.1硬件部署
规范测点布置原则，离心泵在电机自由端（1H）、电机负荷端（2H）、泵驱动端（3H）、泵自由端（4H）4处进行测点布置，柱塞泵在电机自由端（1H）、电机驱动端（2H）、曲轴箱驱动端（3H）、曲轴箱自由端（4H）、活塞输入端（5A）、活塞输出端（6A）、十字头（7V）7处进行测点布置，实现设备运行时振动和温度数据的采集。
2.1.2数据应用
①设备故障诊断。通过分析采集的数据进行设备故障诊断，实现对泵设备全生命周期的智能化管理。②设备状态判断。分析采集数据，判断泵运行状态，主要有正常、注意、警告、报警、危险5种状态。
2.2注水泵PID连锁控制技术
注水泵PID连锁控制技术发挥注水站变频设备潜力以及数字化控制优势，根据注水系统工艺流程及工艺设备，对基于注水系统PID控制的恒压注水控制和环网压力平衡补偿算法进行研究，开发出对应的应用程序，实现相应工艺设备的连锁控制功能，进而实现设备自动变频及远程启停控制。
3智能注水系统设计及原理
定边采油厂是一个以石油开发为主的企业，既是产能大户，又是耗能大户。在完成经济技术责任制指标的同时，应坚持贯彻“节约与开发并重，将节约放在首位”的国家能源政策方针，积极响应国家可持续发展战略目标。节能降耗既是企业的社会责任，也是提高企业竞争力和实现企业可持续发展的必然要求。定边采油厂2019年1月21日计划对28口注水井实施智能注水系统技术改造，实现节能降耗目的。改造内容包括拆除原有的阀门，换为智能电动调节阀，增加相应的智能流量传感器、压力传感器、现场协议箱、RTU、现场监控系统、光缆传输系统、指挥调度系统等内容。注水系统设计目标：建立标准的数据采集作业、建立实时的数据传输链路、建立监控预警系统、建立数据自动分析平台。该设计能够对注水井生产状况实时监控，井场的监控视频可以实时传输至指挥室的大屏上，提高了系统的安全性。电磁阀、流量计、压力传感器、调节阀集于一体，功耗低，体积小。产品内置无线通信模块，方便布局，节约了布线等大量投资。采集的数据可以实时传输至物联网后台，后台系统可以显示实时数据，也可以调出历史数据，可以结合历史数据进行分析诊断和优化。同时也可以在指挥室远程设定参数，远程调节阀门控制，实现远程控制，解放现场劳动力，降低劳动成本。该系统工艺先进，结构紧凑，故障率低，节约维修成本，能够有效完成节能降耗的目标。
4智能注水开发效果分析
4.1劳动成本降低，安全性提高
改造后的注水井场能够远程数字化配注、数字化管理，保障注水井流量、压力数据传输及时、真实、准确。智能注水系统能够远程设定注水井的注水参数、自动调节单位时间的注水量，注水队可以集中管理，实现注水工作自动化、达到注水现场无人值守的目标。定边采油厂现有注水井230口、油井2200余口，油井分布范围广，巡井工作人员132个，需要24h驻守，每人每天需要巡井50个左右，应用该智能注水系统后，工作人员可以减少至20个人，使操作人员的数量减少了85%，极大地节约了需要投入的人力、物力、财力的成本。实际操作环境中存在着许多的不安全因素，此次改造显著提高了工作环境的安全性。改造后的注水系统具备预警报警功能，能够针对注水运行过程中设备的流量、压力、管道漏水等异常情况及时反馈。厂区注水督查和区队自查由乘车逐井巡查变为借助物联网终端观测，工作人员只需针对问题井电话核实或现场复核原因，加快了解决问题的速度，使故障发现、处理耗时下降了60%。大幅度提高了工作效率，降低了现场巡井频次、行车里程及巡井人数，降本增效作用明显。
4.2注水系统智能化管理平台开发
分析注水系统数据监控点，完善现有数据监控数据源，基于水源井、供（注）水站、注水井于一体的注水系统，开发完善的智能注水监控管理平台。从两个层面开发注水系统监控平台：第一层面为全流程监控平台，主要对水源井、供水站、注水站、注水井实时数据进行分类监控，包括压力、流量等重要信息，实现对关键数据的异常报警；第二层面为智能平衡管理平台，包括供水、注水以及环网等三大平衡控制，对供水系统与注水系统内的工艺设备进行站内闭环联动控制，实现水源井到供水站再到注水井的工艺过程监测与水量平衡控制，以实现对供水站、注水站以及相关注水干线环网的宏观平衡调控，并优化报警管理系统，二次开发报表管理模块的应用功能，进而实现注水全过程的信息化管理。
结束语
油田注水系统是采油生产中重要组成部分，智能注水控制系统是集机、电、仪、计一体的设计，集智能化、信息化、自动化为一体，可保证其在恶劣的天气环境和地质条件下都具有较好的适应性和完善的工作性能，新技术发展下自动化技术的应用，能够更好地促进油田管理工作的展开，提高油田生产的开采率，充分地利用石油资源。此次技术改造既满足了生产需要，又实现了降耗的目的；同时提高了油田管理水平，提高了注水系统的效率，并对设备进行有效的保护；为油田的效益提供了技术保障。
参考文献：
［1］杨瑞，姚斌，辛宏，等.油井远程监控系统的应用与展望［J］.石油化工自动化，2009（4）：46-47.
［2］王莹.物联网与信息发展［J］.科协论坛，2011（2）：53-54.
［3］张丽媛，朱党辉，祝俊山.坪北油田特低渗透油藏超前注水探索与实践［J］.江汉石油职工大学学报，2012（3）：26-27.