基于窄带物联网技术的远传压力变送器在大牛地气田的试验效果评价

2020-01-04王子雨徐嘉崔梦迪潘俊宏

科学与信息化 2020年36期

王子雨徐嘉崔梦迪潘俊宏

1. 中国石化华北油气分公司采气一厂河南郑州 450000；

2. 中国石油长庆油田分公司采油十二厂陕西西安 710021

1 试验背景

大牛地气田地处陕蒙交界鄂尔多斯盆地北部，位于毛乌素沙地东部，地形主要为沙地和沙丘。气田开发始于2003年，其中75%以上的气井投产时间超过10年。建产初期，由于信息化基础设施的局限性及成本控制，气井井口压力及温度等参数均采用机械压力表、玻璃温度计等测量仪器进行采集，通过原始的人工抄录方式进行录取，数据录入工作的效率低且缺乏连续性，同时由于井位分布分散，巡检工作耗费的成本不断增加，亟须对气井数据的录取方式进行信息化改革。

窄带物联网（Narrow Band Internet of Things, NB-IoT）技术构建于蜂窝网络，只消耗约180kHz的带宽，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，可实现低成本平滑升级[1]。目前NB远传技术已与多个行业的仪器仪表设备相结合，并形成了较为成熟的远传智能压力、温度变送器产品，且由于变送器低功耗的设备特性，可通过自身携带电池供电，正常的数据传输功能下，电池寿命可达3-5年，基本满足了大牛地气田井口数据信息化改造的硬件设备要求。

2 试验设计

2.1 网络信号覆盖情况评估试验设计

选取大牛地气田采气管理一区为信息化改造试验区块，对试验区块内所有单井井场的NB信号进行测试普查，根据测试结果对试验区推广使用NB远传仪表的信号覆盖基础情况进行评估。

2.2 井口数据远传单井试验设计

根据现场NB信号覆盖情况，选取NB信号质量良好以上的单井，同时优选NB远传压力、温度变送器，进行井口数据远传单井应用效果评价试验。压力、温度远传变送器应满足以下应用要求：①压力、温度量程范围包含井口所能达到的极限情况；②过程接口可根据井口采气树取压考克类型进行定制；③远传变送器自带电源，电源电压应在安全电压要求范围内；④测量适用环境为天然气与地层水混合流体；⑤传输网络为NBIoT，且数据传输最小周期应小于60min，并能随时满足加密传输的数据监测需求。

根据现场应用需求，优选福建上润精密仪器有限公司的362系列智能远传压力、温度一体化变送器进行单井数据远传试验。

3 试验情况及效果评价

3.1 试验区NB网络信号覆盖情况测试结果

使用D5200型智能NB网络测试仪对大牛地气田试验区块276口单井井场的电信公司NB网络信号进行实地测量和记录，结果显示：269口单井井场的电信NB信号驻网成功，信号覆盖率达到97.4%；信号质量达到良好以上的井数为223口，占总井数的80.8%。

3.2 单井试验情况及效果评价

（1）单井试验情况。根据NB网络信号测试结果，优选信号质量为优的D1-1-112井进行数据远传单井试验。该井于2020年1月14日完成井口远传温度、压力一体化变送器仪表的安装及参数的设定和调试，开启了井口油管压力、温度的实时远传功能，至目前运行时间超过165天，累计成功传输井口压力、温度数据4339条，整体运行平稳，在较短的数据传输周期内实现了井口压力、温度数据的实时远传。

（2）环境适用性评价。单井井口数据NB远传试验过程中，整体的环境适用性良好。在经过1-3月冬季极寒温度条件下，正常的运行时率达到90%以上，其中非正常运行情况存在于：1月20日至2月10日之间的部分日期最低温度下降到-20℃以下，试验仪表为保证长期的电池使用寿命，开启了电池保护功能，即暂时关闭了能耗较大的数据远传功能，仅保留现场数据采集及存储功能，待最低气温恢复至-20℃以上后，可通过平台远程开启仪表的数据远传功能，同时仪表能将远传功能关闭期间存储的参数数据补发至云平台，保证了数据录取的连续性。

（3）经济效果评价。通过实现井口压力、温度数据的远程传输，减少了巡检需求，降低了人工巡井成本。以试验井D1-1-112井为例，按照前期3天1次的单井巡井周期需求计算，安装井口温压远传仪表后，试验井每周期可减少巡井车辆12km的巡井里程（巡井车平均百公里油耗为15L，92#汽油0.82元/L），折合成1天的油耗成本约为0.5元，同时加上定期巡检的人工成本120元/天，升级为NB远传仪表进行井口数据录取，单口井每日节省成本120.5元。按照每块NB远传仪表2000元的市场价格，单口井需安装油压、套压两块仪表，即初期投资费用4000元，仅需34天即可收回初期投资成本。