大庆油田合川区块智能间开控制系统实施方案
一、 概述
根据对大庆油田重庆采气分公司合川区块气井考察，该区块气井生产多年，产量低、水量大，大部分气井产量低于临界携液流量，气井不能连续自喷生产。该方案对于产量低于临界携液流量的积液气井，通过自动间开生产，使气井生产时产气量始终大于临界携液流量，充分利用气井能力有效排液，实现气井增产、稳产。对于低压气井，由于油压接近或低于输压，产量很低或停喷，通过间开生产，可使气井维持自喷生产。
二、 试验井况
大庆油田合川区块气井生产多年，很大一部分气井的产量小于临界携液流量。选出的试验井为合川001-70井组3口井。三口井日产气量分别为0.2 X 104m3/d 、0.2 X 104m3/d 和0 ，它们都远低于1.6 X 104m3/d最小临界携液流量，气井不能排液；生产井油套压差分别为9.78MPa、11.56MPa和12.00MPa井筒液面较高，积液严重。
三、 安装施工方案
1. 间开系统井场布局
图1 自动间开井场布局
2. 间开阀的安装
合川区块气井的流程为：采气树生产闸阀、紧急切断阀、调节角阀、汇管、安全阀。紧急切断阀测压点在角阀之后，角阀出口的压力达到预设值时紧急切断阀将自动切断，安全阀在压力达到预设值时自动开启，安全阀的设置压力比紧急切断阀的设置压力略高。间开控制系统的间开阀采用法兰连接，安装在紧急切断阀之后，直接替换采气树角阀，安装施工不需要动火。法兰按采气树阀门配套。具体施工步骤如下：
图2 采气树角阀
- 关生产阀、外输阀；松角阀法兰螺栓泄压；
- 用气体检测器距离角阀1m检测不报警;
- 拆除角阀；
- 安装电动间开阀;
- 开生产阀充气、试漏；有泄漏，紧固法兰螺栓，至无泄漏。
3. 油压、套压变送器安装
合川区块气井采气树除了安装了油压表和套压表以外，还安装有油压套压数字变送器。间开控制系统的油压、套压变送器，采用太阳能供电，Lora无局域网通信，数据无线采集。变送器通过三通，与现场油压、套压表并联安装。施工步骤：
- 关油压、套压考克阀，拆下油套压表；
- 安装三通，安装油压表套压表，安装油压套压变送器；
- 开考克阀门，试漏；
4. 太阳能板、电池组、中心控制器安装
- 太阳能板、电池组、中心控制器放置原角阀侧距离采气树4m，配置电缆长度6m;
- 立竖杆，安装太阳能板、调节方位角；
- 在太阳能板下方固定中心控制器，调整天线，使信号强度最好；
- 电池箱放置在竖杆下（地埋箱设计、暂不地埋）;
- 电源电缆穿防爆管，通过2”镀锌管，地埋至采气树，接电动阀。
5. 油田网络接入
合川区块井场基本上都有用于数据采集的RTU，而SGS50-22间开控制系统也配有D485标准总线接口，可与井场RTU连接通信。可通过合川区块气井后台软件读取、控制SGS50-22间开控制系统。
四、 远程通讯及网络安全
1. GPRS通讯
远程数据通讯，通过中移动3/4G网络传输，上传至阿里云服务器。数据存储、读取、控制、参数设置通过登录服务器操作。
2. 网络安全及措施
服务器用阿里云服务器，其安全性为行业内顶尖位置，远高于企业服务器。根据全球知名咨询机构IDC发布《IDC MarketScape：中国云服务提供商，2017厂商安全评估》。阿里云以其在安全上的综合实力和战略前瞻性，位居领导者区间，在安全能力和安全投入上绝对领先。具体安全措施如下：
- 1) 态势感知
- 是一个大数据安全分析技术，能对云上所有资产进行安全告警，并用机器学习来发现潜在的入侵和高隐蔽性攻击，回溯攻击历史，收集企业 20 种原始日志和网络空间威胁情报，利用机器学习还原已发生的攻击，预测即将发生的安全事件。
- 2) 安骑士
- 是一款服务器安全软件，通过安装在云服务器上轻量级的软件和云端安全中心的联动，提供漏洞管理、基线检查和入侵告警等功能。
- 3) Web 应用防火墙
- 阿里云基于10余年攻防经验完全自主研发的安全产品。其基于云安全大数据能力实现，通过防御SQL注入、XSS跨站脚本、常见Web服务器插件漏洞、木马上传、非授权核心资源访问等 OWASP常见攻击，过滤海量恶意访问，避免网站资产数据泄露，保障网站的安全与可用性。
- 4) 云盾 DDoS 高防 IP
- 是针对阿里云主机在遭受大流量的DDoS攻击后导致服务不可用的情况下，推出的防护服务，用户可以通过配置高防IP，将攻击流量引流到高防IP，确保源站的稳定可靠。我公司使用阿里云服务器，间开系统近百套、气举设备4套，未发生一起网络安全事故。
3. 网络安全伤害分析
- 1) 高压直接开阀
- 间开系统主要功能为气井开关，网络伤害最大风险为高压情况下直接开井，高压冲击下游。由于气井均有紧急切断阀，测压点在间开阀下游，如果发生高压直接开阀，压力超压触动紧急阀切断，不会造成下游高压冲击。
- 2) 阀门不能控制
- 非高压情况，不会造成伤害，只能使间开功能失效。
- 3) 数据被盗
- 定期导出数据，短期数据不具有伤害性。
4. 网络稳定性
由于各井区信号强度等因素，保持在线时间是网络稳定的重要指标。本系统采取下列措施，保证系统在线率：
- 信号强度弱的井区，加装信号增益放大器;
- 系统采用心跳包软件技术，持续跟踪在线情况，掉线后及时主动连线;
- 定时主动连线。
四、 运行、参数优化
实时运行监测，根据各井气、液井况，优化间开参数，达到排液最优，提高和稳定产气量。 根据气井压力、压力递减、压力恢复等井况参数，分析判断气井积液、排液情况，优化间开控制系统参数、间开工艺参数。
五、 电源保障
根据当地日照数据，11月至2月长期日照不足，为保证电源供应，拟采用下列方案：
- 配备相应比例备用电池、充电器，远程监控系统电池电压，充电不足时， 及时更换备用电池。备用电池一次充满，可工作7~10天;
- 井场通电后，改用农电供电;
- 测试天然气管道气流发电系统，可行后，可推广使用。
六、 附件
- 实用新型智能间开采气系统专利证;
- 气井生产数据自动监测和分析软件登记证书。
- 防爆合格证;
- 防冻堵调节阀检测报告;
