采油智能采油技术进展及趋势

采油智能采油技术进展及趋势

候,林 ,徐秋雨

长庆油田分公司第五采油厂冯地坑采油作业区  陕西 西安 710201

摘要：智能采油技术在石油工业中占据重要的地位，为我国石油能源安全保障提供了有力的支撑。本文主要根据智能采油监控相关技术，探讨了机采井智能化开采的发展趋势，以期推动石油工业的平稳健康发展。

关键词：智能采油技术；石油工业；能源安全；发展趋势；健康发展

引言

实践表明，数字化智能技术在油气田开发中应用，可提高油藏储量评价，提高钻遇率，提升作业效率，减少劳动强度，减少生产事故，降低成本。

一、机采井智能采油技术的工作原理

机采井智能采油技术原理，是通过在线动态检测技术，提取油管与套管的环形装置的动液面作为调控参数，通过对比动液面参数的实际值与设定值的波动范围，改变油井电动机自动变频的调频，从而调节抽油杆联动的抽油泵做机械往复的频次，最终机采井实现智能采油的全过程。从技术分类范畴来看，智能采油技术是一种将自动化技术、信息转化技术和计算机智能运算技术综合性集成技术。机采井智能采油的工作流程，当动液面的实际值高于系统设定值时，井下的供液体的能力强，中心控制系统将加强抽油泵电动机的运行频率，及时调整抽排油层的速率；当动液面的实际值低于系统的设定值时，说明井下提供液体的能力较弱，中心控制系统将减少抽油泵电动机工作频次，减慢油泵排出液体的速率，从而建立油井提供液体的能力与油泵排出液体的能力成为动态的平衡，实现对油泵的高效、智能化控制。

二、智能采油和修井机器人

1、智能采油系统

在大数据、云计算、人工智能、物联网等新技术的推动下，智能油田在全球范围内获得快速发展，在增储上产、降本增效等方面起到了重要作用。如：荷兰皇家壳牌 公司 Smart Fields 项目通过智能井、先进协作环境、整体 油藏管理等实现了产量提升和运营成本的下降，整体收益达到 50 亿美元。英国BP公司 Field of the Future 项目大幅提高储量、产量、钻井效率以及公司绩效。IBM与挪 威国家石油公司(Statoil ASA)联合，推动智能油田建设。国内新疆、大庆、长庆等油田纷纷开展智能化建设。

英国BP公司的Field of the Future 实时监测地下和地面设备数据，传送到远程中心进行快速分析和处理，提高管理效率，实现最佳维护性作业时机预测技术。法国Chevron公司的i-Field实时掌握生产状况，远程监控与报警，提前进行高效预防作业，减少井下事故，提高油井生产时率，突破工况预警技术，预测杆断、管漏提前20d。挪威Statoil 公司的 Integrated Operation具有全新的流程框架，将整个生产链与实时传感系统连接，通过大数据协同分析，优化生产，降本增效，实现采油方案自动设计。荷兰皇家壳牌公司的 Smart Fields 将数字信息化技术与油田生产相结合，实现无人值守；通过监测连续的信息流，工程师可以快速决策指挥，优化作业，大幅缩短作业周期，突破油井健康性评价技术。美国Ambyint公司将无线物联网和大数据技术结合，实时监控载荷电流、云端分析工况、生产参数自动调整，新井机采方案在线设计。国内油田正在从数字化向物联化和智能化快速过渡与转型，在提高管理水平、降低成本、减员增效等方面初见成效。

2021年，北京侏罗纪软件股份有限公司与中国石油大学(北京)合作完成了一套智能采油管理系统，运用自主研发的核心技术，以数据流为主线，通过对生产数据在线自动采集、自动传输、自动存储管理、机理研究、大数据分析与应用等先进技术，最终实现对电潜泵井的精细化分析和管理，预测电潜泵故障事件，延长电潜泵使用寿命，降低产量损失，提高经济效益的目标。

2、修井机器人

中国科学院新松公司(SIASUN)研发的自动修井机，实现自动起、下管(杆)、自动上(卸)扣、自动甩管、整机自装卸自对正等功能，还针对HSE要求增加了自动抢喷功能。该设备采用交流变频电机驱动，与传统柴油机驱动相比具有低成本、易管理、减少环境污染的优点；采用自动化的技术，由控制室操作员即能控制起、下作业全部动作，实现了井口无人操作，达到降低劳动强度、提升本质安全和降低施工成本的目的。

2021年9月，由克拉玛依市先进科技联合研究院与西南石油大学等共同研发的“智能修井机”，在玛湖油田18井区MaD5824井测试应用效果良好，综合效率比传统修井机提高了30%至40%。该作业系统集管杆输送机、环保管排架、井口无人作业平台、在线清蜡及检测系统、数据采集和视频监控系统为一体。可实现2~3人/班常规小修作业，降低了修井人员作业安全风险，实现环保作业。还采用一键操作自动化防喷控制系统，遇到紧急情况，防喷短接自动旋转定位抢装，实现内防喷关井。

大庆油田于2018年12月首次引进智能修井机器人，至2019年2月已在现场作业4口井。该智能修井机器人代替作业工80%的工作量，实现了自动进行油管的起下、上卸扣等工作，井口不需要工人操作，实现了起下油管过程中人员的本质安全，具备自动行走功能以适应不同井场条件、自动升降可与目前常用井口平台进行配合、自动测量油管长度并生成表格、提高作业效率等功能。

三、智能采油技术的发展趋势

1、平台井智能群系统

随着经济社会的发展，我国的石油开采已经普遍推广并应用了机械化、自动化运行的生产模式，随之而来机采井的数量出现了大幅增长。随着石油开采井的增多，开采用管杆磨损严重，设备集成化程度不高，存在设备不兼容、重复投资等现象。因此，在有条件石油开采区引进消化吸收智能化、集约化、平台化的新型开采平台显得尤为必要。同时，企业内部要整合资源，大力发展采油平台集中监测、智能调峰、优化设计等调控技术，从而不断适应油田智能化和集成化的发展要求，不断提高生产运行效率和企业管理水平。

2、基于边缘计算机的智能化闭环调控系统

边缘计算是指在生产数据源头的网络边缘位置，打造数据检测、分析、运算及存储为一体的分布式管理平台，实现生产边缘数据的实时分析和智能化处理的智能运算技术。基于边缘计算的机采技术本质上是一种本地闭环数据检测分析处理技术，由于无需经过通讯系统和中心处理器远程调控，具有低投资、快应答的特点，特别适合现场人员对设备进行精细化调节的要求。未来机采井智能化闭环调控系统将会减少人工调控，更多依靠油井自我感知、自我监控、自我调控，实现无人值守、无人采样的智能化、数字化开采的发展模式。

3、物联网加大数据集成技术

目前国内的数字化石油开采工作还处于起步阶段，长庆油田、胜利油田等虽然建成了机采井融合物联网运行的试验采油平台，但是在实际运行中还是存在智能集成化程度不高、监测数据精度有待改善等问题。未来，有必要借助人工智能、物联网等新技术，建立针对石油机采井平台的物联网大数据整合平台。

4、运用5G技术助力智能升级

5G具备超高速、超大容量、超低时延三大特点，可大幅提高智能化水平。与传统的4G/LTE相比，5G的传输里程是其10倍以上，并且稳定性优良。与Wi-Fi相比，5G具有高可靠性，能够保证一定时间内的响应。传统有线网络虽然有更稳定的高速通信，但布线成本高，很难灵活完成布局更改，5G通信可灵活改变布局。国际电气通信基础技术研究所实验证明，利用5G更改生产线布局仅需10min左右，变更后即可正常运作。5G技术规范将工业方面的运用纳入考量范围，有望利用物联网(IoT)实现生产线详细数据的收集和生产设备的实时控制。

结语

总之，为了应对石油开采中含水量逐渐增多的情况，国内许多油田逐步采用机采井采油，对其工况、设备、维修的工作势必提出更加严苛的要求，如何保障机采井平稳高效地采油愈发成为制约石油行业健康发展的突出问题。借助数字化、人工智能的发展，在石油开采行业大力推进智能化改造项目，实现机采井大平台、大数据运作，共同推动企业提质增效。

参考文献：

[1]刘卓.国内外数字油田技术发展趋势及策略[J].石油科技论坛，2020，39(4)：62-67.

[2]李传伟.基于无线传感器网络的石油钻机设备远程监控系统的设计与实现[J]．西北工业大学学报，2020，31(2)：159-165.