近几年，胜利油田经过多年的探索实践，以“标准化设计、模块化建设、标准化采购、信息化提升”为主要内容的“四化”建设为突破口，加快数字化油田和智能化油田建设步伐，不断改进劳动组织形式，压扁管理层级，提高劳动生产率，推动体制机制创新，“四化”建设试点开发应用见到明显效果。油田数字化油水井生产指挥系统可有效实现油水井生产实时监控、数据实时采集、危害预警远程控制等操作。数字化与信息化管理还可以改变油田现有劳动组织架构，按照生产流程设置劳动组织结构，建立按流程管理的“作业区增压点井组”新型劳动组织模式，实现油田生产劳动组织结构扁平化管理，减少油田用工数量 [1]。但油田投资建设“四化”项目，每个项目需要一笔较大的投资建设资金和项目建成后维护费用。随着国际油价的持续低迷给油田企业的生产经营造成极大的经营困境，油田企业面对当前低油价、以及节能减排的新形势和新任务，积极开展节能管理创新，实施企业节能技术改造，有效破解油田企业在节能减排方面存在的资金和技术不足的难题，降低企业自身投资风险，加快节能产业发展，已成为各油田开发企业探索的一项重要研究课题[2]。为此，胜利油田结合低油价的严峻形势，借助市场，改变“四化”项目依靠自己投资的传统模式，采用BOO模式，即由技术服务商负责投资建设运营，探索出“花钱买数据”的“四化”建设新路子，推进油田信息化和智能化建设，实现油田生产系统整体节能降耗，取得了良好的项目开发效果。
2 项目运行模式
2.1 项目基本情况
胜利油田某采油管理区管辖区域近15平方千米，油田员工巡井一圈下来至少需要一个小时。该管理区管理着83口油井、18口水井、4座注水站和1座集输站。近年来，该管理区人员数量逐渐减少，目前仅有员工113人，加之管理区开发的是低渗油藏，亟须加强油藏和油井精细化管理，迫切需要通过信息化和智能化建设，缓解开发和人员的矛盾。
2.2 项目运行模式
项目运行模式采用BOO管理模式。BOO管理模式其意思为某一基础设施项目的建设、拥有（所有）、经营。在这一模式中项目公司实际上成为建设、经营某个特定基础设施而不转让项目设施财产权的纯粹的私人公司。其在项目财产所有权上与一般私人公司相同，但在经营权取得、经营方式上与BOT模式有相似之处，即项目主办人是在获得政府特许授权、在事先约定经营方式的基础上，从事基础设施项目投资建设和经营的。BOO管理模式就是项目建设、拥有、运行归乙方单位，甲方单位“花钱买服务”。
胜利油田为了确保该“四化”项目顺利实施，邀请多家信息和自动化控制专业公司前来参与投标竞争，最终选择资金实力雄厚、专业技术过硬、质量信誉可靠的专业的信息和自动化控制技术服务，并且完全能够满足采油管理区“四化”项目从建设到运行维护需要的公司中标这一项目。
项目合同对中标公司的项目现场建设、技术标准要求、现场维护、建设标准和定型产品、建设周期、数据质量和数量、数据考核标准、结算方式和违约处置等均作了明确规定。虽然该项目投资、建设方为乙方单位，但智能化油田项目的建设标准必须达到甲方的技术标准要求。
为了确保项目的顺利运行，该“四化”项目建成运行后，采油管理区制定了严格的考核标准，并编制了数据考核软件，根据数据的重要程度赋分，目前共有1094个考核点。考核点的数据是否准确、是否达到考核质量标准要求直接影响到项目建设中标公司的收入多少。项目建设中标公司根据综合信息数据质量和数量考核情况定期与采油管理区完成费用结算。
3 采油管理区生产指挥系统组成
图1为该项目采油管理区生产指挥系统组成图。采油管理区生产指挥系统主控系统设置在采油管理区生产调度中心，该系统主要有智能视频监控系统、油井生产数据实时采集系统、自动配水和智能流量计量系统、注水站生产实时监控系统、示功图油井自动计量系统、集输站生产实时监控系统、生产动态分析诊断系统、智能报警系统、应急救援保障系统和电子巡井系统等部分组成。
图1 采油管理区生产指挥系统组成框图
智能视频监控系统主要安装在各计量站、配水站、注水站、集输站等采油管理区生产关键站点，各站点采集的实时视频信号经光缆传输到主控系统。
油井生产数据实时采集系统主要通过油井控制柜采集油井电流、电压、冲程、冲次、有功功率、无功功率、功率因数、有功电量、无功电量、动液面和示功图等油井实时生产参数，经采集后用无线信号传输给计量站的井站数据采集终端，每口油井的套压、回压和温度信号经无线压力变送器和无线温度变送器传输给计量站的井站数据采集终端（RTU），井站数据采集终端采集的实时生产数据经光缆传输到主控系统。油井控制柜主要有普通油井控制柜和变频节能控制柜两种，每种油井控制柜都采用弱电系统和强电系统分离等标准化规范设计，油水井实时生产参数的采集和控制信号的传输主要通过一台32位PLC来完成[3]。
自动配水和智能流量计量系统主要通过各配水站安装智能流量计自动配水稳水流量，并将采集到各注水井的流量、压力、温度等数据信号，经配水站数据采集终端控制器将采集信号经光缆传输到主控系统。当需要调整各注水井注水流量时，主控系统发出配水流量调整指令，经数据采集终端控制器将调整指令给控制阀门，从而达到自动配水的目的[3]。
注水站生产实时监控系统主要对注水站各生产检测和控制点，各生产环节的压力、温度、流量、液位等安全生产参数都实施了的在线实时监测，实现各控制环节的无人值守，实时准确测量各项参数，使全站各系统自动安全高效优化运行，提高设备利用率和系统整体运行效率，实现系统节能降耗。
示功图油井自动计量系统对于正常生产的油井，根据每天油井示功图和泵的理论排量，计算出油井产液，通过输入油井的含水率和原油密度，就可以获得每口油井的产量。对于生产不正常的油井，进行人工量油后对自动计量数据进行修正[3]。
集输站生产实时监控系统主要通过对集输站各生产检测和控制点，各生产环节的压力、温度、流量、液位等安全生产参数都实施了的在线实时监测，实现各控制环节的无人值守，实时准确测量各项参数，使全站各系统自动安全高效优化运行，提高设备利用率，提高各生产工序效果，达到节能降耗的目的。
油井生产动态分析诊断系统主要是根据油井示功图进行在线分析，根据功图情况判断油井生产状况是否正常，主要有气体影响、油泵充不满、油井结腊、油井出砂、连喷带抽、碰泵、上下凡尔漏失、活塞遇卡、抽油杆断脱、活塞脱出工作筒、机械性跳动、载荷传感器漂移、载荷传感器损坏、位移传感器损坏或不同步、数据组少、通讯故障和冲程初始化等不同故障问题进行综合分析诊断。
智能报警系统有五种，即油井管道原油泄漏报警、油井停机故障报警、非工作人员闯入生产监控区域报警、注水站生产运行报警和集输站生产运行报警。油井管道原油泄漏报警经现场管道压力检测发现异常变化，由主控系统发出油井管道原油泄漏报警信号，通过及时通知采油维护站相关人员进行迅速现场处理。油井停机故障报警由油井控制柜发出故障报警信号，经主控系统及时通知采油维护站相关人员进行迅速现场处理。当非工作人员闯入生产监控区域时，经视频监控系统将现场信号实时传输到主控系统报警，并对擅自闯入生产监控区域的人员现场喊话，警告其已进入生产危险区域，让其迅速离开。当现场喊话不能阻止擅自闯入生产监控区域的人员离开时，及时通知采油维护站相关人员进行现场处理。注水站生产运行报警和集输站生产运行报警系统主要包括注水站和集输站各生产运行参数超上下限报警、火灾事故报警系统、设备运行故障报警系统和硫化氢检测安全报警系统等。每个报警系统当主控系统发出相关报警信号时，通过及时通知现场作业人员作出相关应急处置措施或撤离工作现场。
应急救援保障系统根据现场生产风险评价和相关应急处置预案。应急资源和应急物资配置情况，应急救援人员和通讯联系方式，应急救援保障指挥中心等情况，一旦发生生产事故，及时启动应急救援保障系统，以确保最快的速度到达事故现场。井场事故应急救援主要有井站硫化氢中毒事故应急救援、油井原油管道泄漏事故应急救援、油井作业现场井喷事故应急救援、油井作业现场高空坠物伤人事故应急救援、井站火灾爆炸事故应急救援和采油井场触电事故应急救援等。
电子巡井系统可以采取自动电子定时巡井方式，也可以手动电子巡井方式，对采油井场工况和油水井生产实时运行情况进行巡回检查，及时掌握各油水井生产状况，发现问题及时作出现场处理。可以有效解决油井现场特别是夜间无人值守问题，真正实现采油井场油水井工况远距离监控。
4 现场应用情况
胜利油田于2016年年初按照油田智能化和数字化油田示范区建设要求，对油田某采油管理区采用BOO管理模式实施项目招标工作，并于2016年4月该项目在该采油管理区建成并投入运行。将系统主控站设在采油管理区生产调度指挥中心，网络光纤通讯线缆架设到各井站、注水站和集输站，各油水井数据采集信号通过无线方式传输到各井站数据采集终端，井站数据采集终端将现场实时采集到的所有数字信息通过网络光纤通讯线缆传输到生产调度指挥中心的主控站，注水站和集输站生产运行数据采集信号通过网络光纤通讯线缆传输到生产调度指挥中心的主控站，并实现主控站控制执行指令对各井站、注水站和集输站信息的双向实时传输，实现采油管理区整个生产过程全过程监控、全过程分析预警、全方位优化调整、全方位指挥管控的功能。该系统还可以与油田局域网系统联结，对授权用户可以实现采油管理区井场工况、注水站和集输站生产运行工况的远距离监控和生产信息数据的远距离读取。
5 实施效果
该项目成功建设运行，不仅缓解了油田开发企业投资紧张的压力，长远来看，还能减少运行维护上的压力。新的BOO模式集建设、拥有、运营于一体，有效解决了设计、建设、运营责任分离的矛盾。它与传统建设模式相比，不仅加快了项目建设速度，降低了项目建设周期，而且减少了项目运行维护人员，降低了项目维护运行成本，具有良好的经济效益和社会效益。该项目在采油管理区的运行对智能化油田和数字化油田建设具有良好的推动促进作用。
同时，采油管理区通过充分发挥信息化设备生产过程全过程监控、全过程分析预警、全方位优化调整、全方位指挥管控的功能，实现了工作效率和工作质量的提升。一是节能降耗效果明显。通过强化数据分析，完善油水井日常单井工况分析规范，开展示功图量油对比、示功图分析、温度变化分析、电量分析、躺井预警，确保油井在最优合理工况区生产，平均冲次下降了1.6r/min，平均泵效增加12.3%，日耗电量减少2657kW.h。二是强化油井生产监控。应用电子巡检系统，及时掌握油井生产动态，缩短了躺井和管线穿孔的发现时间，油井时率达到98.33%，与系统应用前相比上升8.1%。三是加强水井治理，水井安装恒流量注水撬块后，实现了传统手工调水向自动调水的转变，水井的工况得到了改善，层段合格率明显得到提高。四是加强采油管理区生产运行的实时监控。应用生产指挥系统视频监控系统，进行QHSE动态实时监控，杜绝违章操作，提升了标准化管理水平。五是提升了注水站和集输站生产运行系统效率。建立远程数据查询监测优化系统，实现注水站、集输站生产工况的远程监控和生产运行系统的整体优化。六是提高了油田生产的自动化程度，减轻了员工的工作劳动程度，提升了工作效率。
6 结束语
智能化和数字化油田是油田借助信息化建设的必然发展趋势，是油田开发企业改变传统管理模式，提升现代化管理手段，提高精细化管理水平，降低开发成本，实现高效开发、精细开发，推动了油气开采由传统模式向现代化模式转变的重要手段。实践证明，依靠管理创新，采用BOO模式，对克服油田“四化”项目建设投资资金不足和降低项目运行维护成本，提升油田精细化、科学化管理水平，提高油田劳动生产率、生产系统运行效率和运营质量，有效控制和降低油气生产成本，实现油气生产系统整体优化和节能降耗，推进智能化和数字化油田建设具有良好的促进作用。
参考文献
[2]黄丽卓.推进油田企业合同能源管理的几点思考[J].石油石化节能2015,5(5):33～35.
[3]朱益飞.采油井场工况监控技术系统的应用[J].赛尔电力自动化2015,(9):114～117.
朱益飞（1967-） 男 工学学士 高级工程师 油田计量与节能技术研发
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