華東石油局物聯(lián)網(wǎng)助力延川南煤層氣田精細(xì)開發(fā)

　　華東石油局延川南煤層氣田于2013年啟動5億方產(chǎn)能建設(shè)，2014年開始實(shí)施自動化管控，2015年全面投產(chǎn)，2017年實(shí)現(xiàn)無人值守定期巡檢的管理方式生產(chǎn)。自產(chǎn)能建設(shè)項(xiàng)目投運(yùn)以來，氣田圍繞“全面應(yīng)用、多維感知、大膽創(chuàng)新、攻守結(jié)合”，利用信息化技術(shù)助推煤層氣田低成本、精細(xì)化、安全高效運(yùn)行。

　　負(fù)責(zé)經(jīng)營生產(chǎn)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(wǎng)、260公里管網(wǎng)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(xiāng)，按每三個月輪休一次，真正在現(xiàn)場的也就幾十號人，要實(shí)現(xiàn)這樣的人均勞效沒有幾樣真刀實(shí)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(xiāng)寧、吉縣境內(nèi)。當(dāng)?shù)厝擞羞@樣的俗語描寫當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)貌：兩山能對話，相逢得半天；隔山能聽音，見面累死馬。

　　公司經(jīng)理金鑫：“要說絕招確實(shí)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(tǒng)，由氣田開發(fā)之初的‘一個人一條狗一間活動房一臺抽油機(jī)’發(fā)展到了遙控起抽、調(diào)沖次、自動采集數(shù)據(jù)、自動報(bào)警，完全由電子巡井取代了人工巡井。同時(shí)，我們鼓勵員工創(chuàng)新，通過技術(shù)創(chuàng)新和革新提高工作效率，減輕員工勞動強(qiáng)度。”

　　延川南煤層氣田2013年啟動5億方產(chǎn)能建設(shè)，2014年開始實(shí)施自動化管控，2015年全面投產(chǎn)，2017年實(shí)現(xiàn)無人值守定期巡檢的管理方式生產(chǎn)，成為中石化*采取信息化模式管理的煤層氣田。自延川南產(chǎn)能建設(shè)項(xiàng)目投運(yùn)以來，圍繞“全面應(yīng)用、多維感知、大膽創(chuàng)新、攻守結(jié)合”，利用信息化技術(shù)助推煤層氣田低成本、精細(xì)化、安全高效運(yùn)行。

應(yīng)用全面數(shù)據(jù)采集高效化

　　信息網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。延川南煤層氣田地處山區(qū)，點(diǎn)多面廣，網(wǎng)絡(luò)安全要求高，為此自建光纖并實(shí)現(xiàn)工區(qū)全覆蓋。氣田包括排采自動化、站區(qū)自動化兩大類系統(tǒng)。排采信息化系統(tǒng)自動采集煤層氣900多口井的13類生產(chǎn)數(shù)據(jù)，站區(qū)信息化系統(tǒng)覆蓋3座集氣站，2座污水處理站，1座中心處理站?？刂葡到y(tǒng)均實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程調(diào)控。借助系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控，巡井人員精減至7人，維護(hù)人員精減至32人，人均勞效得到大幅提高。工區(qū)內(nèi)工控網(wǎng)、辦公網(wǎng)、生活網(wǎng)三網(wǎng)分離，在保障生活需要的同時(shí)，也保障了生產(chǎn)系統(tǒng)的安全，為生產(chǎn)、生活帶來了便利。

　　視屏監(jiān)控全方位。目前，所有場站都安裝高清紅外攝像頭和擴(kuò)音器，實(shí)現(xiàn)全天候監(jiān)控、兩級三地存儲錄像以及實(shí)時(shí)語音喊話。施工現(xiàn)場采用移動布控球采集視頻，通過網(wǎng)橋傳到井場節(jié)點(diǎn)并上傳服務(wù)器。對于偏遠(yuǎn)作業(yè)點(diǎn)，采用移動布控球本地存儲定期上傳的方法滿足視頻監(jiān)控的需求。

　　數(shù)據(jù)采集高效化。在煤層氣“緩慢、連續(xù)、穩(wěn)定、長期”的排采需求下，系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集變頻器、壓力變送器、液位儀、水計(jì)量儀、流量計(jì)、電動調(diào)節(jié)閥、功圖儀和角位儀等設(shè)備的數(shù)據(jù)，現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過PLC定時(shí)上傳至上位機(jī)，工作人員根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)判斷生產(chǎn)情況、做出相應(yīng)制度調(diào)整并在前端系統(tǒng)中發(fā)出遠(yuǎn)程控制命令，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一分析、統(tǒng)一決策、單井遠(yuǎn)程調(diào)控的高效管理。

　　生產(chǎn)運(yùn)行指揮中心黃超：“現(xiàn)在我們座在電腦前，動動鼠標(biāo)就可以調(diào)節(jié)每口井的生產(chǎn)參數(shù)，不但勞動強(qiáng)度低了，而且促進(jìn)氣田的精細(xì)開發(fā)生產(chǎn)?！?

多維感知助推安全促生產(chǎn)

　　氣田目前共有四個集氣場站，負(fù)責(zé)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(tǒng)。通過自動化系統(tǒng)可視化監(jiān)控站區(qū)所有設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、煤層氣集輸參數(shù)、全方位視頻畫面等，當(dāng)發(fā)生異常時(shí)系統(tǒng)立即預(yù)警報(bào)警，員工可在判斷情況后在室內(nèi)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)參數(shù)值，若遇到緊急情況，還可通過站區(qū)部署的ESD緊急停車系統(tǒng)一鍵關(guān)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(fā)情況，我只要輕輕按一下ESD停車鍵，可以實(shí)現(xiàn)四臺螺桿機(jī)和三甘醇脫水裝置等設(shè)備及時(shí)停機(jī)及排空點(diǎn)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(chǎn)區(qū)域，請盡快離開，以防發(fā)生機(jī)械傷害、觸電等危險(xiǎn)。”

　　葛靜濤告訴記者，這是他們2018年研制出的自動語音喊話報(bào)警系統(tǒng)，主要提醒放牧和干活的村民靠近井場存在的風(fēng)險(xiǎn)，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(bào)警，使集氣站形成周界封閉的警戒系統(tǒng)。站內(nèi)合理安裝可燃?xì)怏w報(bào)警儀，可燃?xì)怏w報(bào)警儀數(shù)據(jù)全部接入控制室可燃?xì)怏w報(bào)警器中。站區(qū)還部署了火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，通過聲光報(bào)警主機(jī)報(bào)警，人工按下火災(zāi)報(bào)警確認(rèn)鍵，與ESD系統(tǒng)聯(lián)動關(guān)閉集氣站快速做出應(yīng)急反應(yīng)。

大膽創(chuàng)新示范*顯成效

　　延川南煤層氣田信息化工作室在葛靜濤帶領(lǐng)下，大膽引用OPC服務(wù)+KEPWERE，上位機(jī)擺脫組態(tài)軟件的限制，采用通用接口，前端控制器可任意選用、上位機(jī)點(diǎn)表數(shù)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(fā)人員，可通過參數(shù)配置添加新井，從現(xiàn)場設(shè)備安裝調(diào)試到上位機(jī)可采集、可調(diào)控，工作時(shí)間由以前的5天縮短為1天，維護(hù)效率大幅提升。

　　為滿足煤層氣的精細(xì)管理的生產(chǎn)需要，不斷改進(jìn)各傳感器，形成一套輕量級高效數(shù)據(jù)采集的實(shí)施方案。將影響井口計(jì)量的電動閥與針型閥進(jìn)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(jì)解決了煤層氣產(chǎn)液量計(jì)量不準(zhǔn)的難題；適應(yīng)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(jià)的無線變送器；根據(jù)數(shù)據(jù)采集要求，將模式單一的簡單數(shù)據(jù)集變更為串口服務(wù)器采集，避免PLC控制框的安裝，使數(shù)據(jù)采集端更簡單更實(shí)用。

　　數(shù)學(xué)建模，優(yōu)化PID算法實(shí)現(xiàn)智能排采。延川南煤層氣田研究人員通過大量數(shù)據(jù)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(guī)律研究，建立了松耦合PID算法，實(shí)現(xiàn)了定套壓、定流壓、定產(chǎn)氣量生產(chǎn)，提高了自動化程度，實(shí)現(xiàn)了煤層氣生產(chǎn)“無人值守”。