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南八仙气田间开井智能控制系统应用实施报告---中山乐满石油设备有限公司

一、 概述

南八仙气田开采过程中,由于地层能量降低、致密气藏超低渗透率、水浸水淹等因素影响,使得晚期或低产气井不能正产生产、或停产,降低了最终采收率和投资回报率。当产气量降低到临界值,低于常规的排水采气技术措施的应用范围时,南八仙气田这类井往往难于维持生产,或维持生产成本更较高,没有经济效益。随着开采时间延续,已经有大量类似井躺停,并且每年不断有约10%以上的井增加。

间开生产,通过关井复压、积聚能量、周期生产,可以在很大程度上恢复南八仙气田气井这类气井持续生产、稳产,延长气井开采期,提高最终采收率和投资回报率。

由于南八仙气田气井一般都地处边远,井之间相距也较远,开井时从高压到低压稳定,往往需要1~2小时,人工操作成本较高;由于井况的复杂性,特别是产水气井产水、产气变化的多样性,每口开井时间、复压高低、关井时间都有较大区别,不根据具体井况优化间开参数,则生产时率、排水效果无法保证,不是产量太低,就是水淹得不到解决。

物联网气井远程操控自动间开系统,是针对南八仙气田气井上述问题的专门解决方案。

二、 适用井况

气井远程操控自动间开系统,适用于南八仙气田气井以下低产、躺停气井的持续生产、稳产:

  1. 晚期气井,由于地层能量降低,油压低于管输压力,不能连续自喷生产;
  2. 晚期产水气井,由于产气量不足以携液,导致气井水淹低产或停喷;
  3. 致密气藏,超低渗透率,初期产气就不足以携液,水淹低产或停喷。

对于南八仙气田气井地处非常偏远、交通困难的气井,气井远程操控自动间开系统也可以解决气井远程运营管理问题。

三、 系统构成

由于南八仙气田气井一般地处偏远、沙漠、隔壁等野外区域,没有电力,要实现远程操控、自动间开,就要具有自身供电、低功耗、远程通讯、自动控制功能,同时高压开井时,为防止冲击损坏、节流冻堵,就要采用防冻细分调节阀,并具有高压截断特性(泄漏会导致压力不能恢复)。

1. 高压差截断防冻细分调节阀

2. 低压直流电动精密执行器

3. RTU(远程终端控制器)

(1)实现远程通讯; (2)自动控制; (3)数据采集。

4. 太阳能电源系统

(1) 2x60W太阳电池板; (2)2x65Ah低温缠绕铅酸蓄电池;(3)智能电源管理系统(欠压、过充、过放、短路保护);(4) DC24升48V直流升压模块。

5. 无线局域网数据采集系统

(1) LoRa无线局域网; (2)油压、套压无线压力变送器;(3)太阳能电池板、低温锂电池组。

6. 数据通讯系统及后台控制平台

通讯系统具有二中兼容、并行模式: (1)GPRS 数据通讯系统,云服务器;(2)485总线接口,接入本地专用网络;(3)后台数据库及操控平台。

四、 系统功能及特点

(一) 系统功能

1. 气井远程手动开、关阀门:在后台界面,可设置系统工作模式。手动模式,后台可输入阀门开度(0~100),手动远程操作阀门开、关、开度;自动模式,选定压力或定时模式后,设定工作参数,系统可根据设定参数自动运行。

2. 气井自动间开生产:压力控制模式,设定油压开井、监测套压变化关井。设定开井油压,压力恢复达到设定值,自动开井。阀门开度根据油压变化自动细分调节。关井根据套压上升幅度,判断开始积液关井。

3 气井定时自动间开生产:设定开井时间、关井时间,自动运行。

4. 无线油、套压数据采集:(1)压力变送器采用无线局域网、太阳能供电,最大限度减少井场布线; (2) 数据通过GPRS网络、或485接口接入本地网络,远传至后台。

5. 远程参数设定:系统运行参数可在后台界面设定。

(二) 系统特点

1. 专用系统设计,实用新型专利: 本系统是专为气井自动间开研发、设计,并取得“一种全无线集成式间开智能采气系统”实用新型专利。

2. 高压差零泄露。

3. 直流驱动,防爆设计:防冻调节阀采用直流驱动,防爆设计,并取得ExII B T4 Gb 防爆合格证。

4. 气井专用生产数据采集、分析软件,获得国家软件登记证书。

五、 选井和间开系统的安装

2018年5月16日对实施间开控制的南八仙气田气井进行了现场勘查,本项目实施的气井初选为:MB3-2、X15和X16。勘查发现,X15和X16井场中国移动信号正常,在流程中安装调节阀很方便,可以确定为间开系统实施气井,但MB3-2气井为抽油机油管排水,套管生产的气井,抽油机的启停都是人工控制,难以和自动间开系统同步配合,不合适选为间开系统实施气井,经作业区和厂部工艺室领导批准,用MB3-8井替代MB3-2井,作为自动间开系统实施气井。

六、 间开系统基本操作

间开系统可以在远程终端控制阀门、监控气井生产状态、设置控制参数和设置控制模式操作。

(1) 登录控制平台
在电脑终端连接互联网,输入网址和密码,进入油田物联网控制平台,在左侧栏选择井号,主界面显示“图表”、“数据”和“参数”等选项卡。
(2) 监控气井生产状态
在图表和数据选项卡,可以查看随时间变化的油压、套压和阀门开度的数据和由数据生成的图表。
(3) 设置和控制
在参数选项卡,可以设置控制参数、设置控制模式和控制阀门开度等操作。

根据X15井、X16井和MB3-8井流程的特点,设置开井参数。

七、 经济数据分析

1. X15井
X15 于2018/6/16 完成间开系统安装。分析数据范围从2018/1/1至2018/8/16。安装间开系统前后,平均日产气量从0.62 104m3/d增加至0.97 104m3/d,增加 56%。
2. X16井
X16 于2018/6/18 完成间开系统安装。分析数据范围从2018/1/1至2018/8/16。安装间开系统前后,平均日产气量从0.71 104m3/d增加至0.93 104m3/d,增加 31%。
3. MB3-2井
MB3-2井没有中国移动信号,所以没有实现远程检测和控制,没有获得运行数据。

八、 结论和建议

(一) 结论

1. 节省人力
自动间开系统可以实现自动控制气井的开关井,不需派人员到井口操作。自动间开控制系统大大节省了到井场操作开关井的人力和物力。
2. 增加产量
X15井和X16井的产气量分别从0.62 104m3/d和0.71 104m3/d增加到0.97 104m3/d和0.93 104m3/d,产气量增产率分别为56%和31%,每天增产取得了增加的经济效益分别为2698元和2141元,收回项目投资所需要的时间分别是55天和70天,之后每月增加的经济效益分别为8.1万元和6.4万元。自动间开控制系统增加产量和经济效益都是十分显著。
3. 提高生产时率
X15井和X16井开井次数都从原来的2次/天增加到3次/天,生产时率增加了50%,自动间开控制系统对增加生产时率效果显著。
4. 提高最终采收率
间开生产模式,可以延长气井开采寿命,提高最终采收率,提高资产回报率。

(二) 建议

从X15和X16的安装自动间开系统前后数据对比情况来看,自动间开控制系统能够节省人力物力、增加产气量、提高生产时率、提高最终采收率。自动间开系统对达到增产增效的目标起到了显著的作用,投资回报期分别为55天和70天,具有很好的经济效益。建议对气田的能量不足的需要采用间开生产的晚期气井推广采用自动间开控制系统。



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