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            物聯網助力延川南煤層氣田精細開發

            日期:2019-07-16    來源:中國石化新聞網  作者:沈志軍 陶文雯 張道宏 何瑞清

            國際石油網

            2019
            07/16
            08:51

            關鍵詞: 煤層氣 采集 數據

              華東石油局延川南煤層氣田于2013年啟動5億方產能建設,2014年開始實施自動化管控,2015年全面投產,2017年實現無人值守定期巡檢的管理方式生產。自產能建設項目投運以來,氣田圍繞“全面應用、多維感知、大膽創新、攻守結合”,利用信息化技術助推煤層氣田低成本、精細化、安全高效運行。
             
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              延川南煤層氣田風貌。(沈志軍 攝)
             
              中國石化新聞網訊 負責經營生產華東石油局延川南煤層氣田的臨汾煤層分公司100多人管理著900多口氣井、216公里電網、260公里管網和四個集氣站、兩個排采水處理站,年銷售3億多方氣,而且大部分員工來自千里之外的江蘇魚米之鄉,按每三個月輪休一次,真正在現場的也就幾十號人,要實現這樣的人均勞效沒有幾樣真刀實槍的絕招是難以想象的。
             
              延川南煤層田位于山西溝壑縱橫的鄉寧、吉縣境內。當地人有這樣的俗語描寫當地的風貌:兩山能對話,相逢得半天;隔山能聽音,見面累死馬。
             
              公司經理金鑫:“要說絕招確實也談不上,辦法我們倒是想了一些。井多人少怎么辦?我們建成了一套自動化程度較高的集排采、集輸為一體的信息化系統,由氣田開發之初的‘一個人一條狗一間活動房一臺抽油機’發展到了遙控起抽、調沖次、自動采集數據、自動報警,完全由電子巡井取代了人工巡井。同時,我們鼓勵員工創新,通過技術創新和革新提高工作效率,減輕員工勞動強度。”
             
              延川南煤層氣田2013年啟動5億方產能建設,2014年開始實施自動化管控,2015年全面投產,2017年實現無人值守定期巡檢的管理方式生產,成為中石化首個采取信息化模式管理的煤層氣田。自延川南產能建設項目投運以來,圍繞“全面應用、多維感知、大膽創新、攻守結合”,利用信息化技術助推煤層氣田低成本、精細化、安全高效運行。
             
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              延川南煤層氣田中心處理站。(沈志軍 攝)
             
              應用全面數據采集高效化
             
              信息網絡全覆蓋。延川南煤層氣田地處山區,點多面廣,網絡安全要求高,為此自建光纖并實現工區全覆蓋。氣田包括排采自動化、站區自動化兩大類系統。排采信息化系統自動采集煤層氣900多口井的13類生產數據,站區信息化系統覆蓋3座集氣站,2座污水處理站,1座中心處理站。控制系統均實現數據采集和遠程調控。借助系統遠程監控,巡井人員精減至7人,維護人員精減至32人,人均勞效得到大幅提高。工區內工控網、辦公網、生活網三網分離,在保障生活需要的同時,也保障了生產系統的安全,為生產、生活帶來了便利。
             
              視屏監控全方位。目前,所有場站都安裝高清紅外攝像頭和擴音器,實現全天候監控、兩級三地存儲錄像以及實時語音喊話。施工現場采用移動布控球采集視頻,通過網橋傳到井場節點并上傳服務器。對于偏遠作業點,采用移動布控球本地存儲定期上傳的方法滿足視頻監控的需求。
             
              數據采集高效化。在煤層氣“緩慢、連續、穩定、長期”的排采需求下,系統實時采集變頻器、壓力變送器、液位儀、水計量儀、流量計、電動調節閥、功圖儀和角位儀等設備的數據,現場數據通過PLC定時上傳至上位機,工作人員根據實時數據判斷生產情況、做出相應制度調整并在前端系統中發出遠程控制命令,實現統一分析、統一決策、單井遠程調控的高效管理。
             
              生產運行指揮中心黃超:“現在我們座在電腦前,動動鼠標就可以調節每口井的生產參數,不但勞動強度低了,而且促進氣田的精細開發生產。”
             
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            延川南煤層氣田中心處理站職工在回收通球。(沈志軍 攝)
             
              多維感知助推安全促生產
             
              氣田目前共有四個集氣場站,負責各平臺來氣的一、二級增壓及外輸。各集氣站均已接入站控自動化系統。通過自動化系統可視化監控站區所有設備運行參數、煤層氣集輸參數、全方位視頻畫面等,當發生異常時系統立即預警報警,員工可在判斷情況后在室內遠程調節參數值,若遇到緊急情況,還可通過站區部署的ESD緊急停車系統一鍵關閉集氣站。
             
              中心站班站長任立昌指著儀控房的紅色按鈕:“如果遇到突發情況,我只要輕輕按一下ESD停車鍵,可以實現四臺螺桿機和三甘醇脫水裝置等設備及時停機及排空點火操作,簡單、安全、快及。”
             
              在W85平臺,安裝在電線桿的廣播傳來喊話:“你已靠近我公司生產區域,請盡快離開,以防發生機械傷害、觸電等危險。”
             
              葛靜濤告訴記者,這是他們2018年研制出的自動語音喊話報警系統,主要提醒放牧和干活的村民靠近井場存在的風險,警告他們不要擅闖井場。
             
              目前,延川南煤層氣所有集氣站均部署周界跨越報警,使集氣站形成周界封閉的警戒系統。站內合理安裝可燃氣體報警儀,可燃氣體報警儀數據全部接入控制室可燃氣體報警器中。站區還部署了火災報警系統,在發生火災時,通過聲光報警主機報警,人工按下火災報警確認鍵,與ESD系統聯動關閉集氣站快速做出應急反應。
             
             
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              延川南煤層氣田生產平臺風貌。(沈志軍 攝)
             
              
            大膽創新示范引領顯成效
             
              延川南煤層氣田信息化工作室在葛靜濤帶領下,大膽引用OPC服務+KEPWERE,上位機擺脫組態軟件的限制,采用通用接口,前端控制器可任意選用、上位機點表數量可任意增加、用戶界面可隨意訂制,增加新井不需要依靠軟件開發人員,可通過參數配置添加新井,從現場設備安裝調試到上位機可采集、可調控,工作時間由以前的5天縮短為1天,維護效率大幅提升。
             
              為滿足煤層氣的精細管理的生產需要,不斷改進各傳感器,形成一套輕量級高效數據采集的實施方案。將影響井口計量的電動閥與針型閥進行自主改造,兩閥合一,提高了采集和控制精度;采用廢棄的加藥桶+水銀液位計解決了煤層氣產液量計量不準的難題;適應煤層氣階段性開采的要求,將原有的有線壓力變送器改為低價的無線變送器;根據數據采集要求,將模式單一的簡單數據集變更為串口服務器采集,避免PLC控制框的安裝,使數據采集端更簡單更實用。
             
              數學建模,優化PID算法實現智能排采。延川南煤層氣田研究人員通過大量數據分析,分不同的采氣階段建立單相流、氣液兩相流的滲流模型,開展定向井兩相流井筒流動規律研究,建立了松耦合PID算法,實現了定套壓、定流壓、定產氣量生產,提高了自動化程度,實現了煤層氣生產“無人值守”。
             
              排采工苗春鑫:“以前我們上班最怕夏天的雷暴雨天氣,響雷后容易造成電網跳閘,跳閘后,我們需要開車到井場重新啟動抽油機,車輛行駛在溝壑間不但不安全,而且費時費力,現在有了自動化后,只要輕輕一按鼠標鍵,一切搞定。”
             
              葛靜濤信息化工作室在實踐中研發了一系列煤層氣信息化實用技術,僅2018年改進和優化自動化技術近10項,自主開發手機APP一套、生產管理系統兩套,成功注冊兩項軟件著作權,2018年申請四項發明專利,產生直接經濟效益400多萬元。
             
              2019年延川南煤層氣田榮獲全國石油石化企業信息化“優秀技術單位”榮譽稱號。目前,延川南煤層氣田已建成了信息化管理體系,建立了適用于溝梁縱橫的黃土塬地貌網絡通訊解決方案,探索出了煤層氣低成本精細排采的自動化建設與維護技術系列,為煤層氣低成本效益開發與推廣奠定了良好的基礎。
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