油田数字化核心技术与设备

1、加拿大天照伟成电气有限企业演讲人：杜高照“油田数字化”：关键技术与设备第1页天照伟成电气介绍总部位于加拿大卡尔加里在北京和西安设有子企业并在美国，俄罗斯，马来西亚，南非，法国，土耳其设有办事处主要致力于恶劣环境下数据采集与数据传输主要业务领域包括航空航天油气等方面第2页在华主要业绩航空领域：为中国国产某型号飞机引擎设计制造风洞压力温度测试系统（压力采集速率到达1毫秒）航天领域：为中国国产某型号卫星设计图像编解码与传输系统（卫星图像传输能力到达1G/秒，即一兆大小高清楚卫星照片每秒可传回地球并储存一千张）油气领域：与西安丹佛尔企业联合开发生产新型油气井下压力计，并取得世界领先技术参数与指标第3页

2、自我介绍姓名：杜高照毕业于加拿大阿卡迪亚大学，化学工程设计学士取得美国弗吉尼亚理工大学，工程管理硕士学位就职于美国北方格鲁曼企业就职于加拿大天照伟成电气有限企业底回国担任太平洋区商业发展经理职务第4页回国工作生活第5页回国工作与生活第6页提要“数字化油田” 概念Remosen数字化理念国外数字化案例Remosen产品技术介绍无线网络化油井监测系统 无线网络通讯方案 井下井表无线监控终端 第7页数字化油田“数字油田”概念起源1998年美国前副总统戈尔提出数字地球概念引发了全世界关注数字地球已经成为世界科学技术发展最新热点之一，并显著地推进了全球各行各业数字化浪潮同“数字中国”、“数字农业”、“数

3、字矿山”、“数字政府”等等一系列以“数字”开头新兴概念一样，“数字油田”就是在数字地球这一概念基础上产生第8页“数字油田”目标和意义 在数字信息技术支持下，逐步实现油田地质研究、自动化监控、油藏描述、经营管理、油气集输管理等数字化和智能化管理数字油田将改变传统油田生产经营模式，以一个全新数字化作业方式代替传统手工或半手工工作方式；困扰国内油田勘探开发一体化、地上地下一体化等业务流程整合问题也将得以处理它实现将大大提升油田生产、管理水平，为油田生产发挥巨大效益，提升企业竞争力第9页科学发展数字油田 数字油田建设是一项包括多学科复杂系统工程，需要信息技术、石油地质、地球物理、油藏工程、企业管理等配

4、合发展只有基础工业发展，才能为数字化油田提供坚实基础所以，当前也只能依据现有条件，集中在一些重点步骤逐步完善和实施第10页Remosen数字化理念Remosen认为：可靠数据质量，以及标准化和智能化管理是实现数字油田基础 ：前者包括准确可靠数据采集、处理与传输后者包括数据集中、分类、管理与应用，即数据中心建设第11页Remosen数字化理念高质量数据是宝贵资产和财富，准确可靠数据采集、处理与传输是数字化油田首要任务数据中心建设，负担着数字油田数据集中管理和应用，使决议和管理层及时了解油田自然环境、地质、工程、建设、交通真实情况，从而实现管理一体化、标准化和高效性，以及决议科学化、智能化第12页

5、国外数字化案例数字化综合监控产能优化：卫星通讯，泡点压力跟踪射孔（修井）：纯净射孔技术（Pure Perforating Technique）电潜泵保护（Electric Submersible Pump，ESP） 第13页数字化综合监控黄色：井口自喷装置，油水分离，节流管汇，气体分馏/过滤红色：井下压力温度测量，沙粒监测，腐蚀监测蓝色：液相与流量测量绿色：数据中心与监控第14页卫星通讯实现压力实时监控以优化产能第15页多参数监控实现潜油泵（ESP）保护第16页压力监导下非平衡纯净射孔技术第17页Remosen产品技术介绍关键技术：恶劣环境下高质量数据采集井表井下高速数据传输与处理油气田生产过

6、程实时测量与监控产品技术：与西安丹佛儿联合研发生产Danfur油气井下压力计国产某型号飞机引擎设计制造风洞高速温度压力计无线数据传输产品国产某型号卫星设计图像编解码与传输系统第18页产品图第19页Danfur油气井下温度压力计型号RS3015RS3015K压力传感器类型压力范围精度分辨率漂移硅蓝宝石750, 1500, 3k, 6k, 10k, 15k, 20k0.024% 满量程0.0003% 满量程 3 psi / 年硅蓝宝石750, 1500, 3k, 6k, 10k, 15k, 20k0.024% 满量程0.0003% 满量程 3 psi / 年温度 150C 150C 电源要求电压

7、(分钟)电流(休眠)电流 (每样点)3.9 V0.05 mA5.00 mA3.9 V0.05 mA5.00 mA数据采集频道最快采样率存放器可选压力触发压力温度时间1 秒/样点1,000,000 样点(可选) 2,000,000 or 4,000,000是压力温度时间0.1 秒/样点1,000,000 样点(可选) 2,000,000 or 4,000,000是外壳材料直径长度17-4 PH(31.2mm)250mm-300mm17-4 PH(31.2mm)250mm-300mm操作系统Windows 95/98/NT/XPWindows 95/98/NT/XP数据连接USB 适配器USB 适

8、配器电缆直读式是是第20页常规测井：延长222#气井梯度测试与某国外企业进口最高端产品测试比较右上为Danfur压力计右下为国外某进口产品更加好压力分辨率（对方图放大7倍后，才能分辨出相同压力台阶） 更加快温度反应速度（相同时间尺度下Remosen温度台阶改变更显著） 第21页高速温度压力计传感器类型压阻式压力传感元件（不锈钢波纹膜盒封装）压力量程0 500 PSI (最大3.5Mpa)精度0.03%(满量程)分辨率0.0003%过压范围110%(满量程)温度最低工作温度-10最高工作温度+80精度0.5分辨率0.01超温范围105%(满量程)数据采样点数量200(点/秒)数据格式压力、温度（

9、各16位）采样率5毫秒/200Hz(连续采集数据)工作模式主、从模式：由上位机程序统一进行扫描控制供电+3.6V +5V（经过RS232/485通信电缆）电气连接4 或 5芯屏蔽电缆插座，M9*0.6连接通讯接口标准RS232/485数据上传比特率1Mbps(距离100m以内)用户界面提供用户Window下测试软件，以完成压力计参数配置、数据测试等功效；设备提供RS485字符命令接口或API，方便用户进行二次软件开发或重新标定.尺寸外径0.75（19mm）长度4.5 (115mm)环境可在一定腐蚀环境下工作（参见外壳材料特征）外壳材料沉淀不锈钢（316L或2Cr13）机械密封连接11/16”-

10、20UN螺纹与氟橡胶O-圈进行密封连接（可定制）第22页无线电收发机（无线传输模块）频率范围902928MHZ, 2.40002.4835GHZ扩频方式跳频扩频射频输出功率1 W灵敏度-108 dBm数据接口速率2.4K115.2K bps传输距离无障碍物,视距范围到达90公里抑制能力频帯外: 70dB. 频帯内: 60dB.邻频:50dB工作模式点对点, 点对多点, 中继器, 时分复用(TDMA), 多主跳频序列64 (能够用户选择)诊疗模式远程诊疗检错方式32位CRC和和可选择前向纠错(FEC)数据接口RS-232, USBRS-232信号GND, TXD, RXD, CTS,RTS, D

11、SR, DCD状态指示同时接收,发送,信号强度指示工作电压830VDC工作环境-4070 C电流消耗550mA 1 W 发射功率210mA接收模式第23页图像编码压缩软件是远程实时图像视频通讯关键技术难点Remosen为中国航天实现了每秒1G图像传输速率，即每秒1000张1M高清楚照片第24页无线网络化油井监测系统 无线通讯网络专用无线网络方案GPRS方案 井下井表电气化设备及油气田数据监控永久压力计实时监控电潜泵 ESP监控油水界面分析仪井表实时图像监控输油管道防盗监控（其它数据均可采集传输）第25页专用无线网络方案建设成本低，尤其在山区、河流和沙漠等复杂地形更为优越数据传输没有费用太阳能供

12、电多层布置，子站点经过主站网通讯，每个主站网覆盖数十公里每个站点可配置为中继点，使系统含有多路由功效各点之间最大传输速率，依据不一样距离为160kbps 1.2Mbps配合图像编解码软件，可实现实时图像传输第26页GPRS方案依靠移动联通网络，可实现自建网络全部功效可靠性高，GPRS有短信自动重发功效监控范围广，全国覆盖，扩容无限制第27页井下井表电气化设备及油气田数据监控井口自喷装置油水分离节流管汇气体分馏/过滤液相与流量测量井下压力温度测量沙粒监测腐蚀监测液相与流量测量ESP监控图像视频红外声频安全保卫第28页永久压力计实时监控 效果1：探明新储量方法：在一段比较长时间内，经过永久压力计，

13、连续监测开采时储层压力温度改变，重新估算已探明储量. 结果：法国某储层详细实例初始估算储量 6x106 m3 40 million bbl 中间修正后估算储量 9.511x106 m3 6070 million bbl最终阶段估算储量 16x106 m3 100 million bbl依据新探明储量，新增4口生产井, 并装压力温度监测系统进行产能优化.效果 2：优化产能方法：采取压力计和无线通信监测井底温度、压力，并经过生产流量监控，使得井底压力一直维持在泡点压力（bubblepoint pressure）之上最优位置（非常靠近泡点压力）。结果：挪威某油田经过优化后产能提升50%单井日产量从6

14、30 BOPD提到3145 BOPD第29页国产ESP情况和问题国产ESP下井深度普通为1000-2500米，混合介质压力为12-25MPa，温度普通有50、90、120、150几个等级。主要经过更换油嘴来调整产量。保护电路主要为电压、电流、功率、缺相告警等国产ESP在价格上有相当优势国产ESP监控系统过于简单，缺乏井下压力、温度和实时故障监控系统，使得国产泵在效率、质量和寿命等方面十分落后，所以造成维修费用过高，严重妨碍了其推广应用电潜泵修理仅工程费一项就达5万元之多，价值10万元电缆平均提上放下5次就须更换，电潜泵平均每10个月就维修1次，维修费用须8万元电潜泵在没有井下压力温度监控情况下

15、，普遍存在着电动机负载率较低情况，造成电能巨大浪费。假如井下液量供不应求，轻易造成“死井”，一旦死井则损失惨重第30页电潜泵 ESP监控ESP采油能力极强，而且能够结合新技术（如离心式排水采气技术、泵下电加热技术等），应用于气水混合井、稠油井等特殊工矿，尤其是在高含水期油田，ESP应用优势极为显著。但同时，为了使电潜泵发挥最正确效能并降低损耗，必须依据地质压力和负载情况改变调整抽油量，对ESP进行变频控制，使供求平衡，以降低能耗，降低设备损坏和油井垮塌风险。所以，对ESP数字化监控就显得尤为主要，而数字化测控关键设备就是监控压力和温度，以此为依据来远程控制调整潜油泵，而高速压力计可提升控制反应速度，以最大程度降