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摘要：气田智能化是气田发展的主要趋势，全面实现气井监控智能化、集输处理智能化也是未来气田生产管理优化的重点。而气田智能化气井监控系统可在单井生产过程中实时监测油气生产过程，并进行生产问题的预测分析。文章以气田智能化气井监控系统为入手点，阐述了气田智能化气井监控系统运行原理，剖析了气田智能化气井监控系统运行优势。并结合具体项目，对气田智能化气井监控系统应用过程及效益进行了简单分析。
关键词：气田;智能化;气井监控系统
前言：近几年，我国气田储层非均质性、低压、低渗透、低丰度特征逐渐突出，气田监控管理也面临着气井井数多、气井压力变化不均衡、管理压力大等诸多难题。而通过气田智能化气井监控系统的构建运行，可以实现智能化气井监控管理，降低工作人员压力，提高气田储量动用程度、开发效果。基于此，对气田智能化气井监控系统进行适当分析非常必要。
一、气田智能化气井监控系统原理
气田智能化气井监控系统基本原理主要是以油气生产工艺链流程模拟为重点，将采集的同一地质区块内气井的生产层位、井型、压降速率、产水量、井口压力等实时工艺生产数据进行统计分析，并输送到机理模型中进行模拟计算，获得无法直接采集的生产运行数据。随后为每一口气井创建生产参数、运行控制模型，在模型中对采集数据、模拟计算结果进行全方位分析。同时在智能应用、可视化平台支持下，通过网络程序，实时了解气田生产状态。操作者也可以根据阶段生产需求，在网络程序中进行需要调整生产数据的输入，实现提前预测、规划操作[1]。
二、气田智能化气井监控系统优势
1、运行最优化
现阶段多数高维度、多变量气田生产系统工艺参数控制点设定由操作者经验、操作手册决定，一旦实际操作产量发生变化，单纯依靠操作者并不能在短时间内将气田生产调整至最佳状态。而通过气田智能化气井监控系统建立，可以井口传感器为节点，通过采集气井压力、流量、温度数据，借助内部机理模型，对生产数据进行大数据分析，识别关键变量，获得最佳操作参数模型，保证气田运行最优化。
2、操作智能化
气田智能化气井监控系统可以通过“假设分析”，结合生产操作调整要求，预先设置气田生产运行参数，实现对气田运行中引入其他操作时带来影响的提前预测。如在气田需要进行清管操作时，可以提前预演清管操作，获得最佳操作参数组合，避免因清管人员经验不足导致的管道破裂、中断问题发生。
三、气田智能化气井监控系统关键技术及应用
1、关键技术
气田智能化气井监控系统关键技术包括电子巡井技术、井场侵入报警技术、远程自动加注泡排技术、远程开关井技术、气液两相计量技术、自动调节井口流量技术等[2]。
电子巡井技术主要是通过监控气井生产画面，进行瞬时流量、油压、外输温度、累计流量、紧急切断阀状态、电源电压、外输压力等气井生产数据的实时采集。同时进行报警值设定及采集生产数据自动比对，可以在发生异常情况时及时报警;井场侵入报警技术将井场内部安装的红外探测器、井场视频摄像机进行了有机整合，在遇到外来物体入侵时，可以自动摄像拍照并将照片传输至监控中心，保证气井生产场地安全性;远程自动加注泡排技术可以依托气井生产场地上位机、或者RTU（远程终端单元），进行自动加注系统远距离控制模块的编写，综合利用平衡罐自动滴注、太阳能智能泵注、远程自动投放泡排棒等方式，智能化控制电磁头、注剂泵启动或停止，实现自动泡沫排水采集;远程开关井技术可以指令控制的方式，结合单一气井间歇生产远程控制要求，进行气井井口紧急切断装置调控，保证突发事件发生时高低压自动切断功能正常发挥;气液两相计量技术主要是依据光谱分析原理，在线进行气井产气量、产液量计量及气井气液比计算，获得气井产气量、产液量规律，为气井生产制度优化改进提供依据;自动调节井口流量技术可以利用电动执行机构代替井口针阀。同时在井口太阳能致辞小，根据外输流量计记录数据，对阀门开度进行调整，达到气井生产量自动调整的目的。
2、应用过程
在应用过程中，气田智能化气井监控系统可以在控制流量、套压的同时，利用时序控制的方式，对间歇井装置进行自动化管控[3]。其中流量控制主要是利用气田智能化气井监控系统优选方式，以某一类产能为计算主体，对某一气井限制流量在特定范围内生产量进行核算。随后利用流量限制的生产方式，对流量上下限参考值進行细化设置，结合井口针阀开度调整，可以有效控制气井流量生产;而套压控制主要针对部分套压较低气井，在套压低于规定值后，根据气井生产标准，进行气井最高套压、或者最低套压制设置。随后利用气井RTU，依据实时监测套压数据，对气井外输电磁阀开关进行数据控制，保证气井套压制一定。除此之外，针对实际生产阶段部分套压较低但流量稳定的间歇井，也可以利用流量套压复合智能控制的方式，设定恰当的气井智能控制条件（如在日流量低于标准值时启动电磁阀，在套压高于标准值时关闭电磁阀）等;而针对部分压力下降速度快、流量处于较低水平间歇井监测控制时，可以进行气井时序控制开始日期、结束日期、生产周期，在气井RTU的支持下，进行气井外输电磁阀开关控制，促使气井可以在规定周期内生产运行。
3、应用效益
从2017年开始，担负A区气田开发职责的天然气产销厂为有效提升气田管理效能就提出了气田智能化改造、站场无人员值守的目标。在近几年发展探索过程中，该厂区有序对采气管理区8个集气站、52口气井工艺流程进行自动化改造，并将5个集气站改为无人值守站，对52口气井实行远程监控管理。通过上述自动化智能化改造，不仅实现了气井日常生产数据的全部自动采集、远距离传输，而且将电子监控管理全面覆盖了气田。
改建后的气田智能化气井监控系统，可以对气井调节井口流量、积液井自动泡排、间歇井生产进行严格监控，井口自动化操作有效率在95.0%以上。在52口气井生产过程中，若依据以往人口操作泡排、调节流量、开关井，每口气井执行操作时间为300s，需要两名工作人员每天进行八个小时的重复劳作;而利用气田智能化气井监控系统仅需一个人对52口气井操作运行情况进行审核，工作效率可以提高20倍。除此之外，通过气田智能化气井监控系统对前后52口气井产气量进行汇总剖析，可以在短时间内获得每一口气井增产气量数据，为气井压降速度调控提供有效指导。
总结：
综上所述，气田智能化在减少气田停机频率、重大工艺改进调试时间的基础上，可以降低气田正常运行费用，提高气田正常运行经济效益。因此，气田管理者应将单井生产智能化作为气井精细化管理的有效手段，构建单井生产监控系统，实时监控单井生产数据，选择最佳生产方式，同步提升气井采收率、运行年限。
参考文献：
[1] 赵胜兰， 刘承佚. 涪陵气田页岩气井临界携液流量计算新模型[J]. 云南化工， 2019（5）：167-170.
[2] 刘帮华， 季伟， 王轩. 大数据分析在榆林气田气井腐蚀规律研究中的应用[C]// 第十四届宁夏青年科学家论坛石化专题论坛. 2018：111-113.
[3] 王香增， 冯东， 李相方. 考虑时变效应的致密气井产能评价——以延安气田为例[J]. 石油学报， 2019（11）：459-459.
关键词：气田;智能化;气井监控系统
前言：近几年，我国气田储层非均质性、低压、低渗透、低丰度特征逐渐突出，气田监控管理也面临着气井井数多、气井压力变化不均衡、管理压力大等诸多难题。而通过气田智能化气井监控系统的构建运行，可以实现智能化气井监控管理，降低工作人员压力，提高气田储量动用程度、开发效果。基于此，对气田智能化气井监控系统进行适当分析非常必要。
一、气田智能化气井监控系统原理
气田智能化气井监控系统基本原理主要是以油气生产工艺链流程模拟为重点，将采集的同一地质区块内气井的生产层位、井型、压降速率、产水量、井口压力等实时工艺生产数据进行统计分析，并输送到机理模型中进行模拟计算，获得无法直接采集的生产运行数据。随后为每一口气井创建生产参数、运行控制模型，在模型中对采集数据、模拟计算结果进行全方位分析。同时在智能应用、可视化平台支持下，通过网络程序，实时了解气田生产状态。操作者也可以根据阶段生产需求，在网络程序中进行需要调整生产数据的输入，实现提前预测、规划操作[1]。
二、气田智能化气井监控系统优势
1、运行最优化
现阶段多数高维度、多变量气田生产系统工艺参数控制点设定由操作者经验、操作手册决定，一旦实际操作产量发生变化，单纯依靠操作者并不能在短时间内将气田生产调整至最佳状态。而通过气田智能化气井监控系统建立，可以井口传感器为节点，通过采集气井压力、流量、温度数据，借助内部机理模型，对生产数据进行大数据分析，识别关键变量，获得最佳操作参数模型，保证气田运行最优化。
2、操作智能化
气田智能化气井监控系统可以通过“假设分析”，结合生产操作调整要求，预先设置气田生产运行参数，实现对气田运行中引入其他操作时带来影响的提前预测。如在气田需要进行清管操作时，可以提前预演清管操作，获得最佳操作参数组合，避免因清管人员经验不足导致的管道破裂、中断问题发生。
三、气田智能化气井监控系统关键技术及应用
1、关键技术
气田智能化气井监控系统关键技术包括电子巡井技术、井场侵入报警技术、远程自动加注泡排技术、远程开关井技术、气液两相计量技术、自动调节井口流量技术等[2]。
电子巡井技术主要是通过监控气井生产画面，进行瞬时流量、油压、外输温度、累计流量、紧急切断阀状态、电源电压、外输压力等气井生产数据的实时采集。同时进行报警值设定及采集生产数据自动比对，可以在发生异常情况时及时报警;井场侵入报警技术将井场内部安装的红外探测器、井场视频摄像机进行了有机整合，在遇到外来物体入侵时，可以自动摄像拍照并将照片传输至监控中心，保证气井生产场地安全性;远程自动加注泡排技术可以依托气井生产场地上位机、或者RTU（远程终端单元），进行自动加注系统远距离控制模块的编写，综合利用平衡罐自动滴注、太阳能智能泵注、远程自动投放泡排棒等方式，智能化控制电磁头、注剂泵启动或停止，实现自动泡沫排水采集;远程开关井技术可以指令控制的方式，结合单一气井间歇生产远程控制要求，进行气井井口紧急切断装置调控，保证突发事件发生时高低压自动切断功能正常发挥;气液两相计量技术主要是依据光谱分析原理，在线进行气井产气量、产液量计量及气井气液比计算，获得气井产气量、产液量规律，为气井生产制度优化改进提供依据;自动调节井口流量技术可以利用电动执行机构代替井口针阀。同时在井口太阳能致辞小，根据外输流量计记录数据，对阀门开度进行调整，达到气井生产量自动调整的目的。
2、应用过程
在应用过程中，气田智能化气井监控系统可以在控制流量、套压的同时，利用时序控制的方式，对间歇井装置进行自动化管控[3]。其中流量控制主要是利用气田智能化气井监控系统优选方式，以某一类产能为计算主体，对某一气井限制流量在特定范围内生产量进行核算。随后利用流量限制的生产方式，对流量上下限参考值進行细化设置，结合井口针阀开度调整，可以有效控制气井流量生产;而套压控制主要针对部分套压较低气井，在套压低于规定值后，根据气井生产标准，进行气井最高套压、或者最低套压制设置。随后利用气井RTU，依据实时监测套压数据，对气井外输电磁阀开关进行数据控制，保证气井套压制一定。除此之外，针对实际生产阶段部分套压较低但流量稳定的间歇井，也可以利用流量套压复合智能控制的方式，设定恰当的气井智能控制条件（如在日流量低于标准值时启动电磁阀，在套压高于标准值时关闭电磁阀）等;而针对部分压力下降速度快、流量处于较低水平间歇井监测控制时，可以进行气井时序控制开始日期、结束日期、生产周期，在气井RTU的支持下，进行气井外输电磁阀开关控制，促使气井可以在规定周期内生产运行。
3、应用效益
从2017年开始，担负A区气田开发职责的天然气产销厂为有效提升气田管理效能就提出了气田智能化改造、站场无人员值守的目标。在近几年发展探索过程中，该厂区有序对采气管理区8个集气站、52口气井工艺流程进行自动化改造，并将5个集气站改为无人值守站，对52口气井实行远程监控管理。通过上述自动化智能化改造，不仅实现了气井日常生产数据的全部自动采集、远距离传输，而且将电子监控管理全面覆盖了气田。
改建后的气田智能化气井监控系统，可以对气井调节井口流量、积液井自动泡排、间歇井生产进行严格监控，井口自动化操作有效率在95.0%以上。在52口气井生产过程中，若依据以往人口操作泡排、调节流量、开关井，每口气井执行操作时间为300s，需要两名工作人员每天进行八个小时的重复劳作;而利用气田智能化气井监控系统仅需一个人对52口气井操作运行情况进行审核，工作效率可以提高20倍。除此之外，通过气田智能化气井监控系统对前后52口气井产气量进行汇总剖析，可以在短时间内获得每一口气井增产气量数据，为气井压降速度调控提供有效指导。
总结：
综上所述，气田智能化在减少气田停机频率、重大工艺改进调试时间的基础上，可以降低气田正常运行费用，提高气田正常运行经济效益。因此，气田管理者应将单井生产智能化作为气井精细化管理的有效手段，构建单井生产监控系统，实时监控单井生产数据，选择最佳生产方式，同步提升气井采收率、运行年限。
参考文献：
[1] 赵胜兰， 刘承佚. 涪陵气田页岩气井临界携液流量计算新模型[J]. 云南化工， 2019（5）：167-170.
[2] 刘帮华， 季伟， 王轩. 大数据分析在榆林气田气井腐蚀规律研究中的应用[C]// 第十四届宁夏青年科学家论坛石化专题论坛. 2018：111-113.
[3] 王香增， 冯东， 李相方. 考虑时变效应的致密气井产能评价——以延安气田为例[J]. 石油学报， 2019（11）：459-459.