桩西注水计量调控方式优化探讨.doc

桩西注水计量调控方式优化探讨摘要：针对目前油田注水计量方式适应性差、误差大等问题，桩西采油厂开展注水计量调控优化改造技术研究，改变注水计量模式，调整仪表设备选型与配置,达到自动调配的目的，真正降低了职工的劳动强度，实现了注水现场无人值守，为注水计量优化提供了新的途径。关键字：注水 计量 调控1、前言油田的注水计量在油田的开发中具有极其重要的意义。如何通过控制注水使油田保持长期高产、稳产，即用“控水”来达到“稳油”的目标，是中高含水期油田保持高产、稳产的技术对策。目前油田注水计量误差较大，根本原因之一主要是仪表选型不合理，量程选择不合适。据调查发现，实际流量运行在公称流量与分界流量之间的只占15% 左右，有近70%的仪表运行在分界流量与最小流量之间，甚至有15%的仪表运行在最小流量，计量误差可想而知；二是注水井注水流量主要靠人工调节，由于人工控制的时间滞后效应，不能对注水出现的异常情况及时处理，特别是夜间，由于压力波动，操作人员不能及时发现并做出处理，造成注水井失控或注水井“倒灌”，有的造成注水井出砂。这些现象严重影响了油田的稳定开发和安全生产，因此有必要对油田注水计量调控模式进行优化改善。2、桩西注水计量调控现状目前，桩西采油厂油田注水中使用的仪表多数是高压水表、电子水表及一小部分流量自控仪，注水流量控制常用以下两种方式：一是人工调节：由人工改变手动阀的开度，调节注水流量；二是电动调节：由流量计测定注水流量，当流量偏离设定值时，自动调整电动阀开度，使流量向设定值靠近。以上两种方式，各有不足之处：方式一不需供电，但调节精度差，难以满足注水工艺要求，方式二注水流量的精度控制较好，但需要建立专用的供电线路，需值班人员到现场录取注水测量数据等缺点。 图1 传统注水调节方式图1为传统注水调节方式示意图。传统的注水模式是注水由注水站输到配水间再到注水井口，在配水间进行计量调控，每口注水井有一条注水管道，手动阀门、流量计、电动调节阀、压力表等各种装置均串联安装在此注水管道上，该注水管道兼有两种工作主式：一种是注水工作方式，由管道上的仪表对注水流量进行调节，这时管道中流过的注水流量较小（通常在10m3/h以内），这是管道日常的工作状态。另一种是洗井工作方式，将大流量的水注入管道，对管路及注水井进行冲洗，通常每年只冲洗一次。然而，正是为了大流量冲洗的要求，注水管道必须有足够大的口径（一般为50mm），大大超过了注水工作方式的需要（只需25mm左右的管道）。由此带来了许多弊端：必须选用大口径的仪表及调节阀门，价格高；注水时这些仪表工作在下限流量附近，计量精度低；大口径的电动调节阀工作能耗大，需建立专用的电网，提供电能。需专人值守，抄录数据。除此之外，传统的注水管网模式还有效率低、能耗大的缺点，因此，优化注水管网，探究新的计量调控方式是目前注水系统急需解决的课题。3、注水计量调控优化试验方案为了解决上述技术问题，桩西采油厂开展优化注水计量调控试验，使注水计量效果得到了很大的改善。优化方案主要是把注水井的注水管路与洗井管路分离开来，注水管道口径较小（约25mm左右），因此可以选用口径较小的流量控制仪、调节阀、压力表等仪表，使功耗大大降低，仪表供电采用太阳能电池装置，不需要建立单独的供电网络，实施比较方便快捷。图2 优化后的注水调节方式如图2所示，方案设计两条管道，一条独立的注水管道，另一条为洗井用管道。注水管道上安装流量控制仪、调节阀、压力传感器，采用太阳能电池装置分别为压力传感器、流量控制仪和调节阀提供电力。注水使用时，断开注水干线上的手动阀3，打开旁路上的手动阀1、手动阀2，于是注水液体通过计量调控装置注入到油井中。在对旁通管路上仪表进行维修时，可以断开手动阀1、手动阀2，打开手动阀3。注水干线上的手动阀3只在冲洗管路时及仪表维护时才打开，压力表用于测量注水井口压力。方案设计中的流量控制仪可以设定日配注水量，测量出管路中的流量与设定流量值进行比较，若有偏差即向电动调节阀发出调节信号，改变电动调节阀的开度，使流量向设定值靠近，实现自动调控，完成配注水量。压力传感器用于测量管道中流体压力。各项测量数据经GPRS DTU与管理中心的上位机进行通讯，实现采集数据的无线传输。优化后的注水计量调控管网具有以下突出的优点：单独建立小口径专用注水调节管路，选用匹配的小口径仪表及装置，降低了成本，提高了精度。功耗低，并由太阳能供电，不需建立专用的供电线路。无需另建通讯网线，经由GPRS网络通讯。自动完成流量调节，安全可靠，满足无人值守的野外作业。4、注水数据采集系统结构为了达到自动采集数据的目的，现场配备了GPRS无线通讯装置DTU，分别与流量控制仪和压力表信号端子连接，向管理中心接收/发送流量和压力数据。在管理中心建立专用的数据服务器，负责收集数据及监控现场流量的调配情况，数据传输方式采用移动公司的GPRS无线上网方式。GPRS通用分组无线业务(General Packet Radio Service)是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的通讯业务，提供端到端的，广域的无线IP连接，GPRS在许多方面具有显著优点。利用移动公司的全国范围的电信网络GSM，为用户终端提供服务，方便，快睫。传输速率高，GPRS数据传输速度可达57.6Kbps，最高可达170Kbps。接入时间短，平均为两秒。提供实时在线功能，用户将始终处于连线和在线状态，随时收发数据。费用低，GPRS按流量记费，按照用户收发的数据量收费，没有数据流量传递时，用户即使挂在线上也是不收费的。系统结构如图3所示。图3 数据采集系统数据流向图5、试验情况桩西采油厂首次在3口抽转注的注水井（桩60-2、桩60-3、桩60）上实施了优化试验，取得了较好的效果。这3口注水井地处偏远、分散，组建配水间施工难度大、成本高。面对这一情况，我们尝试着打破传统的注水管网管理模式，实施就地抽转注的改造，即把转注井就近接入注水干线，实施了上述注水计量调控设计方案，达到了根据配注水量实现自动调控的目的，既优化了注水管网结构，降低了成本，又降低了工人的劳动强度，为今后注水计量优化提供了新的途径。目前，3口注水井已实现了数据的实时采集监控，运行情况良好。系统实现的主要功能有注水瞬时流量、累计流量、注水压力的实时采集，并根据采集数据自动生成注水班报表、注水日报表以及相关历史数据的查询服务等，给生产的管理带来了极大的方便。系统界面如下图所示。图4 数据采集中心监控界面图5 历史数据查询界面图6 生成的注水班报表6、结束语注水计量直接影响着注水开发效果，近年来随着仪表及控制技术的不断发展，注水计量调控方式已有所改善。目前我们试验探讨的只是整个注水系统中一个点的问题，在今后的工作中，我们要深入开展油田注水系统结构及优化分析，将提高注水计量精度及调