数字化技术在油田注水精细管理中的实践与成效

摘要：在陆上油田开发中，经过多年开采，中国许多油田已进入注水开采阶段。注水系统作为石油生产系统的主要组成部分，可以通过向土壤注入水，有效补充土壤能源，这对于提高原油回收率、保持油田的高产量和稳定生产具有重要的保障作用。油田注水系统是一个大型封闭流体网络，通常由注水站、注水网、配水器和注水井组成。从注水站抽取水，通过注水站的注水泵进行测量，然后注入注水网，供水网向各供水室供水，然后通过给水室的阀门达到每个喷口的供气流量后，注入到每个喷口，最后注入。

关键词：数字化技术;油田注水;管理成效

引言

复杂的地貌和地质特征导致许多水井和台站。石油区有峡谷，水井分散，道路条件不发达，生态环境脆弱，安全和环境保护要求高，控制有效发展成本困难。为了提高经济效益，需要减少井户的数量，改变建造台站的方式，取消警卫人员，缩短管理链，通过技术革新简化地面程序，优化和简化地面程序，开发新的设备和实施管理革新，以便探索数字生产管理方向，以故障预警和多层次监控为出发点，通过标准化设计和基于的运行模式实现油田数字化管理。

1技术原理及特点

在实时工作中，数字智能水层注水技术根据各层的实际需要确定配水量，自动控制井下智能水听器的流量，并实时监控和存储相应的动态注水数据，如流量参数、温度和应用电缆将井下控制器与地面操作软件和控制仪表连接，实现无接触通信，实时控制井下数据的情况。技术原则是：①每一注水层应有相应的智能水井下部配水器，并在各层之间应用分离器。②严格控制各层注水量的实际情况，自动调节微处理器的阀门开口，使其尺寸保持在合理范围内;③对地下压力、流量、注水压力和温度进行长期监测，并具备相应的检查密封功能;在非接触通信下，同时显示每个层的实际数据。

2油田注水系统数据可视化设计的技术支撑

2.1技术架构与技术栈

油田注水系统数字化过程中信息密度过大的问题也出现在电网、气象监测和物流等数据监测量较大的行业。C/S架构用于可视化开发的应用在早期有所发展，但随着移动互联网的发展和相关技术的进步，作为可视化开发优势的B/S架构逐渐进入可视化开发人员的视野。其中，HTML5和JavaScript等技术相结合的方案越来越成熟，广泛应用于各种行业，但油田注水系统的可视化开发很少使用技术堆栈。相关技术堆栈开发的软件具有跨平台的优势，因为开发跨平台版本—平台—消除了跨平台兼容性的重复开发，从而大大降低了开发和运营成本。基于B/S体系结构的开发模型还提高了数据传输共享的效率。技术堆栈的跨平台功能还支持移动终端。

2.2可视化库

随着HTML5等技术近年来的迅速发展，许多可视化框架和图书馆已可供可视化开发使用，从而大大降低了可视化开发成本，并为高质量、低成本的可视化设计提供了空间其中百度国家开发队echarts，Aliantv系列开发队是著名的技术产品。在油田注水系统可视化设计和开发中，可以利用该可视化库更好地满足用户需求。油田注水系统数据可视化设计可以实现数据可视化功能，同时考虑到用户的交互体验、情感、认知规律、视觉喜好和操作习惯。

3应用管理措施

3.1数字化转型方案

针对存在的问题，系统以生产实时数据和生产动态数据库等为数据源头，将注水管理所需要的各类资料整合集成在一起，应用物联网技术和机器学习算法实现注水流程重要节点的实时监控、预警和评价;建立注采井组，实现以注定采、以采定注调配方案的快速计算;并基于业务管理要求，对注水调配等各类措施效果进行跟踪统计，按油田、作业区、分公司三个维度对各类注水指标进行跟踪统计，推动注水井管理工作从线下步入线上精细化动态管理，实现注水提质增效。

3.2智能调配

基于建立的注采井组，以及数据中心的油井的油气水纵向劈分系数和注水井的横向劈分系数等数据，实现了“以采定注”“以注定采”两种方法的调配方案的快速自动化计算。“以采定注”，即给采油井定产量，来计算注水井需要配注多少，通过数据中心的注采比、劈分系数和配产，快速计算注水井的配注量多少。“以注定采”，即给注水井定注入量来计算采油井产量多少。智能调配改变了以往注水管理人员线下计算和调配的工作模式，可以快速提高调配效率。

3.3注水站数字化管理升级改造

注水站的数字化管理建设主要设置站控系统，完成站内各生产设施运行参数进行自动采集，并进行显示;对重要生产过程实现联锁控制，并对报警信息进行提示和记录。监测内容有①监测注水泵的启、停工作状态，及注水泵电机的三相电流、电压及功率等参数;②监测喂水泵的启、停工作状态，及出口压力;③监测水罐的连续液位，当液位超高限、低限时报警;④监测注水干线压力、流量，并自动完成流量积算;⑤监测污水池连续液位，当液位超高限、低限时报警。注水站数字化管理升级改造内容（包括橇装注水站）：每座注水站2台注水泵配变频器，通过自动调节频率，减少注水站的回流量;水罐安装静压式液位计，实现监测水罐的连续液位，当液位超高限、低限时报警;污水池安装液位计，实现监测污水池连续液位，当液位超高限、低限时报警;注水站内垂直式电子水表更换为LUSHZ/JT型磁电式旋涡流量计，数显电子压力表更换为YSH-131B型数字压力变送器，流量计和变送器均采用4～20mA脉冲信号，为三线制，实现所有点的流量及压力监测，并自动完成流量积算。以上所有信号均上传至注水站的控制系统，控制系统主要由过程控制单元、操作站、局域网络（LAN）连接设备等组成，并配置相应的操作系统、专业工业过程监控软件及其它应用软件等。同时，辅助注水站的安全管理，观察站场全貌生产运行情况和人员进出状况，在紧急情况时起到分析事故的原因，新增视频监视系统。对全站的实时图像进行采集，并将信号上传至上位系统。

结束语

总之，数字管理对地面注水系统进行升级改造后，注水站是平板生产管理模式的基本管理单元，具有两项基本功能：本装置的生产管理和站外管辖下的注水井数据监测。站内服务的原则是确保站内安全稳定的运行，收集和监测关键的生产数据和视频，控制变频，控制水泵连续稳定的注水。

参考文献

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