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油气行业成功应用

智能油(气)田-新疆克拉美丽气田井口自动化监测

一、项目概述

克拉美丽气田位于古尔班通古特沙漠,是新疆油田公司发现的首个千亿方储量规模的火山岩气田。本项目根据气井生产能力,选取8口气井作为改造对象,使用先进的WirelessHART智能无线技术,采集井口的工艺参数,并通过无线电通讯的方式,将井口监控数据传送至位于集气站的上位控制系统中。实现了对井口的远程监测,降低了人工巡检的劳动强度,提高了井口生产的可靠性,从而实现气田的整体数字化。

二、方案指导

对高产气田实现信息化管理,生产现场实现数字化、网络化、智能化是基础,井口实时数据监控是实时掌握气井生产动态及设施设备完整性,保证气井正常生产的最基本保证。探索应用新的自动化技术减低劳动强度、降低维护成本,尽快提高井区自动化管理水平,是驱动本项目采用自动化新技术的出发点。

三、项目挑战

无数字化工程实施前,滴西18井区各单井中,2口水平井井口参数(压力、温度)采用压力、温度变送器,通过井口RTU实现单井数据远程采集,数据传输采用光纤传输;其余16口直井井口参数(压力、温度)为就地显示:压力仪表采用弹簧管式压力表,温度仪表采用双金属式温度计,各仪表均不具备数据远传功能。

针对气田单井数量多、分布广、产量波动频繁、管理难度大、大部分气井井口参数无法远程监控等特点,作业区成立4个巡井班,每班10人管理气田单井。管理制度为:生产气井一天两班(白班、夜班)、每班巡检2次,长关气井、边缘井每班每周二巡检1次。主要记录井口油压、套压、井口温度、节流前后压力和温度,实时掌握气井生产动态及设施设备完整性,保证气井正常生产。由于改造前单井自动化水平低,RTU远传、UPS覆盖面较小,仅有2口单井井口配有RTU及UPS,大多数气井无法实现远程监控及操作,员工巡检劳动强度大。此外,一旦单井井口出现突发紧急情况时,员工无法第一时间及时掌握现场状况并解决问题,且处理问题时间较长,员工劳动效率低下,为气井正常生产埋下隐患。

四、智能油(气)田之井口数字化解决方案

针对本项目井口相距较远情况,艾默生公司特别研发分体天线无线仪表,和常规集成式天线无线变送器混合组网,利用无线变送器作为中继节点加强网络可靠性,构成3口气井的无线MESH网络,顺利解决网络组网。安装运行后,网络运行状态良好,达到生产数据连续监控要求。以无线变送器作为中继节点,增强了MESH网络的可靠性,但最大的优势是利用变送器由电池供电,不必安装太阳能电池板,降低施工和维护成本,解决沙漠深处无供电的困难。无线变送器电源模块同样遵循WirelessHART标准,为智能电源模块 SmartPower 模块,符合本安要求,可在现场更换,并具备短路保护、电量预警功能,使用寿命依据仪表类型和更新速率不同,其使用寿命在5-10年。

本项目中,滴西18井区9口单井组成2个无线网络,无线网络接入RTU系统完成本地数据存储,RTU数据通过数传电台将数据无线传输至滴西18集气站PLC系统,实现单井数据管理。滴西生产运行调度集中中心设立在中心处理站,目前仅对处理厂生产数据进行操作,对集气站及单井数据进行监控,由于集气站与处理站之间已将建立光纤通讯网络,因此,本项目单井生产数据可以后期将实现通过全厂调度中心中心的已建光纤网络将数据传输至处理站客户端。

五、项目效益分析

    实现井口生产数据实时监控,解决了由于井区生产井地理位置的分散分布,实时获取井口生产数据,保证井区安全生产一直是困扰井区作业的难题。
    现场采用无线仪表监控井口数据,并实时传送至处理站调度中心,可以对注醇或直接节流、加热节流单井井口参数如温度、压力等参数实时监控,实现了现场生产实时监控,为判断井口管线积液、冻堵及地层压力变化提供了实时参数及历史趋势数据,为安全稳定生产、优化气井操作提供了可靠的技术数据。
    降低巡检维护成本,利用无线网络实时监控井口数据,可以减少巡井班次和巡井人数,按照减少一半人员和每天巡井一次计算,劳动成本将节省50%,人工时减少近3000小时,巡井路程减少近20万公里,相应车用油耗节省75%。在企业节能能降耗管理上,无线技术的应用带来最为实际的应用效果。
    提高生产运行及员工安全性,能够实时监控生产井口的数据,以便快速对现场运行做出响应,为稳定安全生产提供了技术保证。同时,由于现场无线仪表为智能设备,可以在中心调度室对其进行远程诊断和维护,也减少了现场设备的维护操作,相应减少在井口危险区域的操作及巡检次数,如克拉美丽沙漠冬季道路结冰和自然环境的因素(有时野狼群出没)的影响,提高了操作人员的工作效率和安全保障。

六、项目意义

本项目是滴西气田信息化建设的试点项目,项目的成功运行,为今后气田信息化管理开辟了新的技术路线。随着创新技术的快速发展,无线视频摄像监控、无线WIFI VoIP电话网、现场重要设备管理等信息都将纳入生产井区管理系统,利用创新的自动化技术实现井区数字化、智能化管理,加快建设气田信息化的进程。

关于 Emerson

总部位于美国密苏里州圣路易斯市的 Emerson (纽约证券交易所股票代码: EMR),是一家全球性的技术与工程公司,为工业、商业及住宅市场客户提供创新性解决方案。艾默生自动化解决方案帮助过程、混合和离散制造商通过优化其能效和运营成本,从而最大化生产,并保护人员和环境。艾默生商住解决方案帮助确保人类舒适度和健康,保障食品质量和安全,提升能效,创造可持续发展的基础设施。如欲了解更多信息,欢迎访问: www.Emerson.com.cn 。

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