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摘要：随着油田开发程度的不断深入，分层注水井井数与注水井测调工作量呈逐年递增趋势，目前注水井分层测调主要由人工操作完成，测试过程中存在着人工成本增高、工作强度较大、存在安全隐患等问题。为此需要一套新型注水井测调智能操控系统，实现测试过程的自动化，从而实现减轻工人劳动强度，降低安全风险，降低人工成本，提高生产管理水平，达到降本增效的目的。
关键词：分层测调;智能;自动化
我厂引入注水井测调智能操控系统，帮助工人实现防喷管的自动安装和拆卸，在减少班组的人数的同时，还能大幅降低工人的劳动强度，消除安全隐患，为企业实现降本增效的目的。
1.测调智能操控系统构成情况
系统分为硬件和控制两大部分，其中硬件部分由井口定位系统、运载系统、主体操作系统和其他辅助系统四个系统组成。
1.1硬件部分
1.1.1井口定位系统
由于现场井口的情况较为复杂，井口位置高低不同、朝向不同，且井口所在的地理环境也千差万别，因此井口定位系统由一个井口定位器来完成，该设备为左右结构，可以自由开合，并有快捷紧扣装置将其迅速固定在井口上。该设备由人工固定在井口，后续设备以此为标识识别井口的位置。
1.1.2运载系统
运载系统采用架空传送的方式。该系统主要负责将防喷管、测试仪以及操作设备从测试车上运送到井口，并从井口自动返回到测试车上。主要包括运载车、轨道及轨道绞车、车载固定架几部分。其中，运载车主要负责承载主体操作系统并负责测试车和井口间的运送;由钢丝绳搭建的轨道保证运载车按照既定的轨道行走;车载固定架负责将设备固定在车上，同时也保证这些设备能够安全的被测试车运输。
1.1.3主体系统
主体操作系统负责自动化地替代现场测试人员一系列的操作流程：主要包括固定防喷管、攀爬防喷管、开启和关闭井口阀和测试放空阀、遇卡阻时调整测试仪电缆等。包括运载车、自动翻转系统、自动卡箍系统、井口阀自动启闭系统、放空阀自动启闭系统、测试缆解卡系统。其中运载车负责运输主体设备、防喷管、测试仪等。
1.1.4其他辅助系统
其他辅助系统包括供电系统、视频系统和语音播报系统。
1.2控制部分
系统控制部分的核心设备是控制柜，以PLC为核心，对系统传感器数据进行采集，并根据软件发出操控指令。系统控制为三级控制，分别为就地控制、软件控制和远程控制。
1.2.1就地控制
就地控制系统有两种：无线控制和有线控制。无线控制主要是利用手持无线遥控器进行工作流程的控制。PLC控制系统和设备相连，负责接收操作人员的指令对设备进行操控，并对设备反馈的状态信号进行处理。无线接收器负责接收遥控指令，并将指令传送给PLC控制系统。支持100米范围内对设备进行远程操控。有线控制主要在应急场景下使用，需要使用时，将操控电缆插到相应插口，展开线缆即可将控制器引到井口现场，操控设备完成操作。
1.2.2软件控制
该控制系统可以安装在测试车上的电脑（触摸屏或者笔记本电脑）上，操作工人可以在车内通过监控摄像头对现场进行观察，并通过软件界面上的按钮及数据显示对系统进行操控。
1.2.3远程控制平台
远程控制平台可以通過视频摄像头把各个现场的情况发送给后台的控制指挥中心，并且能够将实时的运行数据和监测数据传回指挥中心，方便指挥中心了解每个现场的实时情况。
2.注水井测调智能操控系统工作流程
该系统工作流程主要包括：准备工作、主体设备就位、防喷管翻转、防喷管固定、井口测试阀门开启、测试仪器遇卡后送缆、关闭井口测试阀门、防喷管泄压、卡箍松开、防喷管复位、防喷管运载及翻转器回收及收尾。
3.现场应用情况
该操控系统自2016年10月以来，分别在秋季、冬季、春季和夏季现场开展测试，能够适应大部分的测调应用场景，测调效率为3天/井次，月度测调效率达到7.3井次/月。
3.1能够达到单人独立完成注水井测调操控
整个测试操作过程除人工安装井口定位器外，能够在测试车辆内操控完成。测试人员在现场，只需进行简单的辅助安装工作，即安装井口定位器、同时安装井口阀门开关器，其他动作均可回到测试车内，通过视频监控，遥控设备完成。这些动作只需要一名测试人员实施操作即可完成，可以有效降低劳动生产力成本。
3.2提供三种不同操控方式
为方便工人在不同场景下的工作，系统提供了三种不同的操控方式：有线控制器、无线遥控器、通过安装在笔记本或工控机中的系统专用软件操控。最常用的情况是操作工人在现场，使用无线遥控器来遥控设备进行操作;在恶劣天气下，操作工人也可以在车内通过软件查看现场情况，并通过遥控器或者软件操控设备;同时，车内还配有一套有线控制器。
3.3工作人员负重减轻
目前井口定位器的重量控制在15公斤，既能够由一名测试人员独立完成安装和拆卸工作，又能够保证结构强度。
3.4操控系统能够自动翻转、自动固定防喷管
设备通过操控能够完成：自动翻转防喷管、自动固定卡箍，自动夹紧防喷管等一系列动作，该一系列动作使得所有关键人工操作都变得更加自动化;此外，本系统可以通过内置的多个感应设备来自动判断其到位程度和仪器运行状态，这些感应设备可以有效提高设备的可靠性和安全性。
3.5操控系统能够模拟人手的调节动作解卡
操控系统中的自动送缆控制器能够模拟测试人员的手工动作，自动完成测试线缆的下放和提起，并且能够在线缆自由下落过程中松开控制，使得整个操作能够完全代替工人站在防喷管高空平台上手工进行的工作。
3.6井口测试阀、防喷管放空阀能够遥控启闭 操控系统中的阀门自动启闭设备，能够通过遥控器的操作，进行阀门的自动开启和关闭。该功能可以在工人开启高压阀门时尽量远离井口区域，可以减少高压伤害的可能，提高了操作安全性。
3.7具有必要的安全控制措施
（1）操控系统具有多种安全控制措施：如为保证钢丝绳拉紧时始终保持在安全范围内，系统设置了拉力上限，超过限制自动停止拉紧;同时系统内设置了多种传感器和感应设备，对各项参数和动作自动检测和感知，符合逻辑后才允许后续动作;具有语音提示功能，在操作过程中，提醒操作人员操作状态和注意安全;在出现异常操作时，蜂鸣器同时会发出蜂鸣报警;具备防漏电保护装置;在软件界面、遥控器、控制柜上都设置急停自锁等必要按钮;配备有线控制器、人工手操工具等必要的后备保障和安全设置。
（2）现场的各种状态和数据，可以通过多种方式监测到：基本的电流电压、传感器到位信号、钢丝绳拉力等数据通过配电柜上的仪表监测到;所有的数据也可通过本地软件监测到，且数据以图形方式展现;车载摄像头能够监控到现场的实时情况，并可以进行语音交流;远程监控平台不仅能够监控到现场的实时情况，还能获取现场的实时数据。
（3）整个系统的操控软件部分可以安装在测试人员的电脑中，测试人员可以在车内操作台前，通过软件进行现场操作的监控，以及对设备进行操控。
3.8操作过程可以实现自动操作和远程监控
系统配置的操控软件还具备远程操控平台，可以定位所有的车辆位置，可以监视现场的工作情况，并进行实时的运行数据的传递。
4结论与认识
（1）通过应用该智能操控系统，可以有效减少测试员工攀爬防喷管次数，降低测试风险，进一步提高测试效率，有效緩解测试任务与人工成本的矛盾，适应性强，可在我厂同类油田中推广，市场前景可观。
（2）注水井测调智能操控系统已完成大庆气候条件适应性改造、与井口相关配件适应性改造、与井口周边环境适应性改造、与现有软件兼容性改造、与测试车辆适应性改造。
（3）本系统不仅是替代人工劳动的一个机械化工具，更是从机械化系统跃居为具有自动化、智能化以及互联网+特性的一个符合工业4.0特点的先进设备。
参考文献：
[1]苗丰裕，刘东升;分层注采新技术，石油工业出版社，2010
关键词：分层测调;智能;自动化
我厂引入注水井测调智能操控系统，帮助工人实现防喷管的自动安装和拆卸，在减少班组的人数的同时，还能大幅降低工人的劳动强度，消除安全隐患，为企业实现降本增效的目的。
1.测调智能操控系统构成情况
系统分为硬件和控制两大部分，其中硬件部分由井口定位系统、运载系统、主体操作系统和其他辅助系统四个系统组成。
1.1硬件部分
1.1.1井口定位系统
由于现场井口的情况较为复杂，井口位置高低不同、朝向不同，且井口所在的地理环境也千差万别，因此井口定位系统由一个井口定位器来完成，该设备为左右结构，可以自由开合，并有快捷紧扣装置将其迅速固定在井口上。该设备由人工固定在井口，后续设备以此为标识识别井口的位置。
1.1.2运载系统
运载系统采用架空传送的方式。该系统主要负责将防喷管、测试仪以及操作设备从测试车上运送到井口，并从井口自动返回到测试车上。主要包括运载车、轨道及轨道绞车、车载固定架几部分。其中，运载车主要负责承载主体操作系统并负责测试车和井口间的运送;由钢丝绳搭建的轨道保证运载车按照既定的轨道行走;车载固定架负责将设备固定在车上，同时也保证这些设备能够安全的被测试车运输。
1.1.3主体系统
主体操作系统负责自动化地替代现场测试人员一系列的操作流程：主要包括固定防喷管、攀爬防喷管、开启和关闭井口阀和测试放空阀、遇卡阻时调整测试仪电缆等。包括运载车、自动翻转系统、自动卡箍系统、井口阀自动启闭系统、放空阀自动启闭系统、测试缆解卡系统。其中运载车负责运输主体设备、防喷管、测试仪等。
1.1.4其他辅助系统
其他辅助系统包括供电系统、视频系统和语音播报系统。
1.2控制部分
系统控制部分的核心设备是控制柜，以PLC为核心，对系统传感器数据进行采集，并根据软件发出操控指令。系统控制为三级控制，分别为就地控制、软件控制和远程控制。
1.2.1就地控制
就地控制系统有两种：无线控制和有线控制。无线控制主要是利用手持无线遥控器进行工作流程的控制。PLC控制系统和设备相连，负责接收操作人员的指令对设备进行操控，并对设备反馈的状态信号进行处理。无线接收器负责接收遥控指令，并将指令传送给PLC控制系统。支持100米范围内对设备进行远程操控。有线控制主要在应急场景下使用，需要使用时，将操控电缆插到相应插口，展开线缆即可将控制器引到井口现场，操控设备完成操作。
1.2.2软件控制
该控制系统可以安装在测试车上的电脑（触摸屏或者笔记本电脑）上，操作工人可以在车内通过监控摄像头对现场进行观察，并通过软件界面上的按钮及数据显示对系统进行操控。
1.2.3远程控制平台
远程控制平台可以通過视频摄像头把各个现场的情况发送给后台的控制指挥中心，并且能够将实时的运行数据和监测数据传回指挥中心，方便指挥中心了解每个现场的实时情况。
2.注水井测调智能操控系统工作流程
该系统工作流程主要包括：准备工作、主体设备就位、防喷管翻转、防喷管固定、井口测试阀门开启、测试仪器遇卡后送缆、关闭井口测试阀门、防喷管泄压、卡箍松开、防喷管复位、防喷管运载及翻转器回收及收尾。
3.现场应用情况
该操控系统自2016年10月以来，分别在秋季、冬季、春季和夏季现场开展测试，能够适应大部分的测调应用场景，测调效率为3天/井次，月度测调效率达到7.3井次/月。
3.1能够达到单人独立完成注水井测调操控
整个测试操作过程除人工安装井口定位器外，能够在测试车辆内操控完成。测试人员在现场，只需进行简单的辅助安装工作，即安装井口定位器、同时安装井口阀门开关器，其他动作均可回到测试车内，通过视频监控，遥控设备完成。这些动作只需要一名测试人员实施操作即可完成，可以有效降低劳动生产力成本。
3.2提供三种不同操控方式
为方便工人在不同场景下的工作，系统提供了三种不同的操控方式：有线控制器、无线遥控器、通过安装在笔记本或工控机中的系统专用软件操控。最常用的情况是操作工人在现场，使用无线遥控器来遥控设备进行操作;在恶劣天气下，操作工人也可以在车内通过软件查看现场情况，并通过遥控器或者软件操控设备;同时，车内还配有一套有线控制器。
3.3工作人员负重减轻
目前井口定位器的重量控制在15公斤，既能够由一名测试人员独立完成安装和拆卸工作，又能够保证结构强度。
3.4操控系统能够自动翻转、自动固定防喷管
设备通过操控能够完成：自动翻转防喷管、自动固定卡箍，自动夹紧防喷管等一系列动作，该一系列动作使得所有关键人工操作都变得更加自动化;此外，本系统可以通过内置的多个感应设备来自动判断其到位程度和仪器运行状态，这些感应设备可以有效提高设备的可靠性和安全性。
3.5操控系统能够模拟人手的调节动作解卡
操控系统中的自动送缆控制器能够模拟测试人员的手工动作，自动完成测试线缆的下放和提起，并且能够在线缆自由下落过程中松开控制，使得整个操作能够完全代替工人站在防喷管高空平台上手工进行的工作。
3.6井口测试阀、防喷管放空阀能够遥控启闭 操控系统中的阀门自动启闭设备，能够通过遥控器的操作，进行阀门的自动开启和关闭。该功能可以在工人开启高压阀门时尽量远离井口区域，可以减少高压伤害的可能，提高了操作安全性。
3.7具有必要的安全控制措施
（1）操控系统具有多种安全控制措施：如为保证钢丝绳拉紧时始终保持在安全范围内，系统设置了拉力上限，超过限制自动停止拉紧;同时系统内设置了多种传感器和感应设备，对各项参数和动作自动检测和感知，符合逻辑后才允许后续动作;具有语音提示功能，在操作过程中，提醒操作人员操作状态和注意安全;在出现异常操作时，蜂鸣器同时会发出蜂鸣报警;具备防漏电保护装置;在软件界面、遥控器、控制柜上都设置急停自锁等必要按钮;配备有线控制器、人工手操工具等必要的后备保障和安全设置。
（2）现场的各种状态和数据，可以通过多种方式监测到：基本的电流电压、传感器到位信号、钢丝绳拉力等数据通过配电柜上的仪表监测到;所有的数据也可通过本地软件监测到，且数据以图形方式展现;车载摄像头能够监控到现场的实时情况，并可以进行语音交流;远程监控平台不仅能够监控到现场的实时情况，还能获取现场的实时数据。
（3）整个系统的操控软件部分可以安装在测试人员的电脑中，测试人员可以在车内操作台前，通过软件进行现场操作的监控，以及对设备进行操控。
3.8操作过程可以实现自动操作和远程监控
系统配置的操控软件还具备远程操控平台，可以定位所有的车辆位置，可以监视现场的工作情况，并进行实时的运行数据的传递。
4结论与认识
（1）通过应用该智能操控系统，可以有效减少测试员工攀爬防喷管次数，降低测试风险，进一步提高测试效率，有效緩解测试任务与人工成本的矛盾，适应性强，可在我厂同类油田中推广，市场前景可观。
（2）注水井测调智能操控系统已完成大庆气候条件适应性改造、与井口相关配件适应性改造、与井口周边环境适应性改造、与现有软件兼容性改造、与测试车辆适应性改造。
（3）本系统不仅是替代人工劳动的一个机械化工具，更是从机械化系统跃居为具有自动化、智能化以及互联网+特性的一个符合工业4.0特点的先进设备。
参考文献：
[1]苗丰裕，刘东升;分层注采新技术，石油工业出版社，2010