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华北油田煤层气系统手握“金钥匙”打开“云气田”

日期:2023-10-20
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11月24日的一场风雪,使山西煤层气分公司樊庄区块部分单井停井。以往,夜里远程启井是最难熬的工作,道路泥泞,举步维艰,车辆打滑无法行进,员工都是徒步上山启井保证产量,往往跑一口井就要花四五个小时。现在,作业区调度李国军只是轻点鼠标,足不出户就完成了全部故障井启停。

这一切,得益于华北油田信息化的充分应用。

科学建产

把气田“装进”计算机

地处莽莽太行山区的煤层气田,因环境恶劣,井站管理和人工巡井难度大,特别是道路泥泞或大雪封山时,操作员工无法进山及时启停。而且煤层气井不同于油井,需要连续稳定地排采,一旦停井时间长,采气井就会“奄奄一息”甚至报废;加之煤层气田对井口和管道的压力控制等级较为严格,这些因素使得煤层气田的建设注定与众不同。

华北油田公司作为煤层气行业开发的先导者,建设伊始,就考虑到山区气田的开发管理问题,在国内率先采用低成本可规模化推广的自动化控制技术,于沁水盆地南部建成了中国第一个数字化、规模化、智能化煤层气田示范工程。

在气田建设中,油田公司率先推行数字化管理,形成了以动态监控、平衡控制、安全调度为特色的具有自主知识产权的数字化监控技术,实现了生产操作自动化、运行管理网络化、动态分析智能化、领导决策辅助化等一系列管理提升。

把气田“装进”计算机,带来的是生产和管理效率的提升。管理数字化后,员工可在调度室远程启停井。如遇到停电等原因造成大面积停井时,还可以一键启井。计算机规避了生产中各种危险,节约了人力物力。目前,各个作业区生产井远程启停率达到95%以上,减少操作员工45%左右,节约了劳动成本,为扁平化管理提供了支撑。

此外,生产运行实现了可视化。员工可借助无线通信网络,实时调取煤层气井监控图像和生产数据,并自动形成报表上传至生产管理平台,提高了人员和设备的安全系数。

物联感知

让气田“智慧”运行

如果说数字化的煤层气田是建立在互联网技术基础上,是可以感知的气田,那么智慧气田则是数字气田的升级版,是建立在物联网技术基础上、能够自动操控的气田。

从中国第一个数字化规模化煤层气开发示范区的建立,历经5年,煤层气田数字化管理程度已经达到了数字化高级阶段。随着工业化和信息化融合进程的推进,油田公司提出了“构建智慧油田”的发展策略,决定建成具有煤层气特点和特色的物联化集成管理,逐步从实现井站自动化向气田建设智慧化的管理方式转变。

为此,山西煤层气系统遵循“资源配置集约化、工程节点全程化、井站管控智能化、设备使用跟踪化、事故风险预警化”的顶层设计,积极推进以物联网主线的智慧气田试点建设工作。由此,煤层气物联网总控平台应运而生。

总控平台作为煤层气智慧气田建设的重要组成部分,是以油田公司“工程云”为依托,以数据采集与监视控制系统为基础,有效整合煤层气系统勘探开发、作业施工、生产运行等10类数据信息共计6万余条,建起一套支持整体协调排采、智能决策以及生产系统全生命周期管理的智慧气田管控、应用平台,从而实现生产现场到调控中心立体化气田生产监控、运行、指挥模式。

总控平台的建成,规范了煤层气各分公司生产数据采集方式,实现了各项业务数据的统一存储和资源共享,为数据集中管理、后期分析应用提供了保障,为煤层气“大数据资源池”开发奠定了基础。

油田公司选取樊庄老区具有典型特征的30口煤层气井,开展智能排采试验,通过变频控制柜安装的智能排采模块和总控平台加载的“智能排采系统软件”,建立起以井底流压为核心、套压为辅的煤层气井智能排采控制流程,实现动液面的精细控制和工况预警及处置,保证了“连续、渐变、稳定、高效”的排采管控,大大提升了煤层气井生产管理水平。

另外,煤层气系统物联网示范区建设,选取山西煤层气分公司处理中心、11座集气站及242座煤层气井场,为其主要生产运行设备加装射频识别标签(RFID)328套,相应手持激光扫描仪和固定读写装置也同步配置完成。山西煤层气分公司所辖2242口煤层气井全部实现生产数据自动采集,256座井场实现24小时全天候视频监控,场站自动化覆盖率100%,通信成功率达到96%以上。

煤层气系统物联网的建成,打破专业部门及生产运营环节传统的单链条、单方向“串联”模式,实现多专业、多部门、实时在线的大规模协同,显著提高了管理效率,优化了劳动组织模式,实现了生产对象可视化、生产管理数字化、生产过程安全化、生产决策智能化。

经测算,煤层气公司每万吨产量用工数为11人,人均管理单井数相比一般油田高出5~9倍,既优化了人力资源配置,又提高了生产管理效率,为煤层气田的效益开发和提质增效创造了条件。

借力“大数据”

助力企业转型升级

面对山西煤层气生产点多、线长、面广的实际,如何利用大数据,将一串串数字变为煤层气上产的利器,成为研究人员思考的课题。为此,煤层气研究人员以完善的自动化系统为依托,对采集的数据进行挖掘应用,并与各个部门需求相结合,开发了单井动态分析等一系列生产管理、地质分析等软件,在海量信息中“掘金”,提高管理水平。

单井耗电一直是山西煤层气耗电的大头,如何利用数据分析降低用电量?研究人员对所有抽油机井的参数进行整理,以节能降耗为目标,利用统计分析工具进行单井能耗关键影响因素单一相关性分析,在不影响产量的前提下,对产水0.5立方米以下、动液面在煤层以下的单井采取间抽措施,按照设定时间间隔自动启井。此项技术实施后,平均单井运行时间折算节约电费88.1%,年可节约电费140余万元。

大数据将成为华北油田煤层气转型升级过程中先导战略研究领域。接下来,煤层气系统将重点以“节能降耗、提质增效”为目标,深入开展煤层气井间抽管理技术研究和抽油机能耗敏感因素分析,达到数据利用价值最大化和提高抽油机井地面系统运行效率的目的;在充分盘活现有数据资源前提下,结合三维GIS地图和无线传感器网络技术,对集输管网的压力、温度、露点等运行参数进行测量分析,实现对管道泄漏和气井停抽情况的监控,提高管网运维水平;在充分依托“大数据”分析技术的基础上,全面促进人性化信息交互“移动应用平台”建设,拓展办公手段,满足各级管理人员通过移动终端实现信息获取、业务推送、动态跟踪、实时操作等需要,为油田公司煤层气生产、经营与管理提供有效的支撑和手段,以信息化促进企业转型升级。

随着数字化智能技术的全面开发,将推动华北油田向2020年煤层气年产20亿立方米的目标前进。

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