《電子技術(shù)應(yīng)用》
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紫金橋數(shù)字油田之油井遙測解決方案
摘要: 目前油井輸油生產(chǎn)管理大部分采用人工巡檢方式,,造成采油成本高,,資源源浪費(fèi)嚴(yán)重,。盡快提高機(jī)采系統(tǒng)管理水平,、降低油井能耗是油田采油工作的重中之重,。
Abstract:
Key words :

目前油井輸油生產(chǎn)管理大部分采用人工巡檢方式,,造成采油成本高,,資源源浪費(fèi)嚴(yán)重,。盡快提高機(jī)采系統(tǒng)管理水平、降低油井能耗是油田采油工作的重中之重,。紫金橋軟件技術(shù)有限公司摸索總結(jié)多年的油田市場經(jīng)驗(yàn)結(jié)合工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò),、Internet/Intranet技術(shù)、無線通訊技術(shù)推出了油田數(shù)字化的全新概念—采油輸油監(jiān)控?cái)?shù)字化解決方案,。

1,、抽油機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控方案實(shí)現(xiàn)的功能

⑴、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程工況監(jiān)測⑵,、實(shí)時(shí)故障報(bào)警⑶,、自動(dòng)生成報(bào)表⑷、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)瀏覽

2,、抽油機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控總體方案

綜合上述油水井遙測系統(tǒng)所需實(shí)現(xiàn)的功能,,提出本項(xiàng)目“油水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)”整體解決方案。

2.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置

 

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D

 

從圖1可看出整個(gè)系統(tǒng)分為3個(gè)層次,。①最底層為油井或計(jì)量間的現(xiàn)場檢測儀表,,實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場載荷、位移,、壓力,、溫度、流量等信號(hào)的檢測,,并通過電纜將檢測信號(hào)傳送給PLC,;②中間層是利用PLC采集功圖數(shù)據(jù)和電機(jī)參數(shù)及其他本地儀表的數(shù)據(jù),并把這些數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)(Gprs或Zigbee)傳給數(shù)據(jù)中心,,同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際工況和數(shù)據(jù)中心的指令來控制現(xiàn)場設(shè)備的啟停,;③最上層為數(shù)據(jù)中心,數(shù)據(jù)中心利用軟件系統(tǒng)對從PLC那里接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理來形成功圖,,并實(shí)現(xiàn)畫面顯示,、歷史數(shù)據(jù)保存、報(bào)警功能,,并實(shí)現(xiàn)報(bào)表功能,。WEB SERVER系統(tǒng)還能把這些畫面和數(shù)據(jù)通過B/S方式發(fā)布到網(wǎng)上供相關(guān)部門查詢?yōu)g覽。

2.2系統(tǒng)所需的設(shè)備

①井口儀表:

抽油機(jī)井井口:載荷和位移儀表(有線或無線),、壓力變送器,、溫度變送器、電機(jī)軟啟動(dòng)器或變頻器(選配),;自噴井井口:壓力變送器,;計(jì)量間/注水井井口:壓力變送器、流量計(jì),。

②現(xiàn)場PLC數(shù)據(jù)采集與控制部分組成:

PLC機(jī)箱:包括PLC,、Zigbee或gprs通訊模塊,、電參數(shù)模塊、開關(guān)電源,、接線端子,、機(jī)箱等;供電變壓器,;天線系統(tǒng),;護(hù)管與電纜線、安裝附件,。

③油井遙測監(jiān)控中心組成:

Zigbee基站或gprs通訊模塊組成的數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)(要包括開關(guān)電源,、根據(jù)項(xiàng)目具體要求配置);計(jì)算機(jī)(或服務(wù)器),、打印機(jī)與不間斷電源(根據(jù)項(xiàng)目具體要求配置),;監(jiān)控中心軟件系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫軟件、功圖計(jì)產(chǎn)軟件,、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布等專用軟件,。

2.3數(shù)據(jù)通訊鏈路

①抽油機(jī)井載荷、位移,、壓力,、溫度與PLC之間可以選擇有線的通訊方式。

②PLC與監(jiān)控中心通訊方式:采用無線通訊技術(shù)(GPRS/CDMA,、數(shù)傳電臺(tái),、ZigBee模塊);在單口油井應(yīng)用情況下我們提供gprs組網(wǎng)方案,,利用移動(dòng)網(wǎng)gprs或cdma與遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)相連,。在多口油井應(yīng)用情況下我們提供Zigbee組網(wǎng)方案。首先,,使用Zigbee在臨近的油井間建立起一個(gè)局部無線網(wǎng)(Zigbee控制網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)終端間通訊是免費(fèi)的),,再通過移動(dòng)網(wǎng)gprs或cdma與遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)相連,從而實(shí)現(xiàn)低成本,,高效率的工業(yè)自動(dòng)化遠(yuǎn)程無線通訊。

通訊鏈路結(jié)構(gòu)如圖2所示,,采用485總線+ZigBee+GPRS相結(jié)合的方式,,每口油井配電箱內(nèi)GPRS模塊、PLC,、電參數(shù)模塊,、電機(jī)軟啟動(dòng)器等設(shè)備采用485 總線連接,然后與內(nèi)嵌ZigBee RS485 技術(shù)的數(shù)據(jù)采集器連接,,一個(gè)數(shù)據(jù)采集器負(fù)責(zé)一個(gè)配電箱的數(shù)據(jù)采集,。臨近多口油井各個(gè)ZigBee RS485 數(shù)據(jù)采集器組成無線ZigBee網(wǎng)絡(luò),,通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn)和GPRS/CDMA數(shù)傳終端把各個(gè)油井的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳到遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)中心。

圖2通信鏈路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3,、紫金橋抽油機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控方案的特點(diǎn)

⑴,、本方案在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到要為用戶最大程度節(jié)電、節(jié)省采油成本,。所以電機(jī)參數(shù)采集做了大量的工作,。

⑵、我們選用國外知名廠家的PLC作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和中心控制器,,在現(xiàn)場應(yīng)用的實(shí)際效果和可靠性遠(yuǎn)高于RTU,、單片機(jī)等產(chǎn)品。

⑶,、我們可以根據(jù)油井現(xiàn)場的情況對每個(gè)油井的PLC分別進(jìn)行編程,,更能夠滿足油井的個(gè)性需求,還可根據(jù)用戶定制的功能對油井PLC進(jìn)行編程,。例如可編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)等功能,,當(dāng)設(shè)定的最小載荷、最大載荷,、井口溫度,、井口壓力超限則自動(dòng)停機(jī),再比如對電機(jī)的缺相,、過流,、過載的保護(hù)停機(jī)等。

⑷,、與其他廠家的產(chǎn)品相比,,我們系統(tǒng)在采集功圖數(shù)據(jù)時(shí)電機(jī)參數(shù)采集與載荷、角位移數(shù)據(jù)采集真正做到了同步,,這就真正能夠反映油井生產(chǎn)狀況,,并對油井生產(chǎn)工況的正確診斷提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

⑸,、多口油井構(gòu)成ZigBee網(wǎng)絡(luò)的方案對比GPRS/CDMA 組網(wǎng)方式硬件成本更低,,可為用戶大量節(jié)省通信流量費(fèi)用;無線ZigBee網(wǎng)絡(luò),,網(wǎng)絡(luò)路由至少可達(dá)20 跳,,另外ZigBee 模塊內(nèi)建防碰撞機(jī)制,有效防止數(shù)據(jù)丟失,;ZigBee 模塊有16 個(gè)信道自由選擇,,躲避信號(hào)干擾。

⑹,、本方案提供防盜報(bào)警功能,。

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