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GPRS油田油井自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)
  • 企業(yè):     領(lǐng)域:運(yùn)動(dòng)控制與伺服系統(tǒng)     行業(yè):石油天然氣    
  • 點(diǎn)擊數(shù):339     發(fā)布時(shí)間:2008-12-03 15:42:29
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油田油井自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)
前言
油田油井?dāng)?shù)量多且分布范圍由幾十至上百平方公里,分布比較零散,目前大多采用人工巡井方式,由人工每日定時(shí)檢查設(shè)備運(yùn)行情況并記錄采油數(shù)據(jù)。這種方式必然增加工人勞動(dòng)強(qiáng)度,并且影響了設(shè)備監(jiān)控與采油數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性,甚至準(zhǔn)確性。并且當(dāng)抽油機(jī)、電泵出現(xiàn)故障時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn),得不到有效監(jiān)控,防患和控制。
    針對(duì)上述問(wèn)題,廈門(mén)瑞申自動(dòng)化科技有限公司提供的RTU6011G系列產(chǎn)品,能夠?qū)崟r(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)油井參數(shù)電流、電壓、井口溫度、壓力等,可以對(duì)抽油機(jī)的各種故障進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷,及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并報(bào)警。能遠(yuǎn)程控制抽油機(jī)的啟停。隨時(shí)查詢(xún)油井運(yùn)行參數(shù),并實(shí)現(xiàn)參數(shù)遠(yuǎn)傳和網(wǎng)上資源共享。
 
系統(tǒng)組成
油田油井自動(dòng)測(cè)報(bào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由中心控制站、手機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)傳感器(溫度傳感器、壓力傳感器,電壓傳感器,電流傳感器等)、廈門(mén)瑞申自動(dòng)化公司提供的數(shù)據(jù)采集、傳輸、控制于一體的RS6011G GPRS RTU、輸油管道監(jiān)測(cè)軟件組成。(以下主要介紹監(jiān)測(cè)中心和瑞申RS6011G GPRS RTU)。
監(jiān)控中心
服務(wù)器申請(qǐng)配置固定IP地址,采用移動(dòng)通信公司提供的專(zhuān)線(xiàn),與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。由于專(zhuān)線(xiàn)可提供較高的帶寬,當(dāng)管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量增加,中心不用擴(kuò)容即可滿(mǎn)足需求。
監(jiān)控中心服務(wù)器接收到GPRS網(wǎng)絡(luò)終端傳來(lái)的連接申請(qǐng)先進(jìn)行認(rèn)證,認(rèn)證通過(guò)后接受傳來(lái)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。
如圖1所示,系統(tǒng)主要由采油場(chǎng)監(jiān)控中心和油井無(wú)線(xiàn)遙測(cè)遙控主機(jī)、傳感器、電機(jī)控保裝置等組成。采油場(chǎng)監(jiān)控中心一般設(shè)置在礦部、隊(duì)部或其它監(jiān)控調(diào)度部門(mén),包括有一臺(tái)計(jì)算機(jī),一臺(tái)打印機(jī)和監(jiān)控中心收發(fā)信機(jī)。油井無(wú)線(xiàn)遙測(cè)遙控主機(jī)(RTU)和各種傳感器,電機(jī)保護(hù)控制裝置安裝在油井上,其組成如圖2所示。
(圖1)
 
(圖2)
油井工作狀態(tài)傳感器主要有溫度傳感器,電壓傳感器,電機(jī)電流傳感器,被監(jiān)控開(kāi)關(guān)斷/合傳感器,它們將油井的工作狀態(tài)變換成對(duì)應(yīng)的電壓或電流值送至遠(yuǎn)程智能無(wú)線(xiàn)RTU。本系統(tǒng)留有擴(kuò)展接口,可根據(jù)油井實(shí)際情況增加。
 
油井工作狀態(tài)傳感器主要有溫度傳感器,電壓傳感器,電機(jī)電流傳感器,被監(jiān)控開(kāi)關(guān)斷/合傳感器,它們將油井的工作狀態(tài)變換成對(duì)應(yīng)的電壓或電流值送至遠(yuǎn)程智能無(wú)線(xiàn)RTU。本系統(tǒng)留有擴(kuò)展接口,可根據(jù)油井實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)控制情況進(jìn)行增加。

  油井RTU由帶有A/D,D/A變換器的高性能的單片機(jī),電源管理電路,蓄電池供電電路以及GPRS傳輸組成。A/D變換將傳感器送來(lái)的表示油井狀態(tài)的模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào),再由GPRS進(jìn)行傳輸,以射頻信號(hào)的形式幅射到空間。電源管理電路是用來(lái)監(jiān)測(cè)交流電源用,一旦交流電源斷電,自動(dòng)轉(zhuǎn)為畜電池供電。當(dāng)交流供電正常時(shí),又恢復(fù)由交流電源供電并對(duì)蓄電池充電,始終保持RTU供電正常。
監(jiān)測(cè)中心收發(fā)信機(jī)從空中接收到由油井遙控遙測(cè)主機(jī)的信號(hào)后,通過(guò)對(duì)射頻信號(hào)放大、解調(diào),恢復(fù)成數(shù)傳信號(hào)送中心工業(yè)控制計(jì)算機(jī)處理計(jì)算,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油井工況。當(dāng)有異常時(shí),中心工業(yè)控制計(jì)算機(jī)立即向油井遙控遙測(cè)主機(jī)發(fā)出控制命令,控制電機(jī)停機(jī)待修。這樣可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行,無(wú)人職守進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控。
 
2瑞申RS6011G GPRS RTU產(chǎn)品介紹
(1)、基本原理:
通過(guò)RS—485總線(xiàn)將數(shù)字傳感器(也可采用模擬輸出傳感器)與瑞申無(wú)線(xiàn)智能測(cè)控終端連為一體,構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元。瑞申無(wú)線(xiàn)測(cè)控終端內(nèi)置:CPU模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、控制模塊、GPRS/CDMA數(shù)據(jù)通信模塊。可現(xiàn)場(chǎng)接入多路模擬量、開(kāi)關(guān)量、繼電器信號(hào)等數(shù)據(jù),然后直接通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)模塊將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程控制中心連接,將采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。 通過(guò)該系統(tǒng),即使在遠(yuǎn)離觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的異地,也能方便地對(duì)油田油井如溫度、壓力、電流、電壓等氣候數(shù)據(jù)的采集讀取,真正實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)共享的功能。除數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集、實(shí)時(shí)監(jiān)控外,系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手機(jī)報(bào)警,并通過(guò)用戶(hù)手機(jī)遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。
 
(2)、功能特點(diǎn):
◎配備多種接口資源:包括模擬信號(hào)采集、開(kāi)關(guān)量輸入、輸出、脈沖信號(hào)輸入等;
◎支持一路RS232/RS485方式的用戶(hù)數(shù)據(jù)接口,可接入PLC等各種設(shè)備;
◎采集傳輸控制一體化,提高了系統(tǒng)可靠性,降低了成本;
◎采用工業(yè)級(jí)超低功耗高性能的嵌入式處理器;
◎用戶(hù)可以編程的量程轉(zhuǎn)換和報(bào)警上下限設(shè)定;
◎內(nèi)設(shè)工業(yè)時(shí)鐘,精確計(jì)時(shí);
◎自動(dòng)定時(shí)上報(bào)和事件觸發(fā)上報(bào)功能;
◎內(nèi)置大容量FLASH存儲(chǔ)器,數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄,支持歷史數(shù)據(jù)檢索;
◎通訊協(xié)議完善,組態(tài)軟件支持,用戶(hù)免開(kāi)發(fā);
◎板載工業(yè)級(jí)GPRS傳輸模塊 ;
◎提供用戶(hù)設(shè)置軟件,開(kāi)放式接口,方便與組太軟件及其它軟件連接;
◎工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì),穩(wěn)定可靠,堅(jiān)固耐用;
 
3.GPRS的傳輸特點(diǎn)
GPRS是移動(dòng)通信網(wǎng)中的一種新技術(shù),完成了無(wú)線(xiàn)Internet接入,這種技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸時(shí),將數(shù)據(jù)封裝進(jìn)每個(gè)分組,網(wǎng)絡(luò)容量?jī)H在需要時(shí)才分配,一旦分組完成發(fā)送任務(wù),信道容量立即釋放,所以提供了即時(shí)連接和高效傳輸,實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)在線(xiàn)的功能。因此,它是一種經(jīng)濟(jì)高效的分組數(shù)據(jù)技術(shù)。以GPRS作為油田遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)中的通信信道,與原超短波數(shù)傳電臺(tái)相比有以下優(yōu)點(diǎn)
a、可靠性高:
  與SMS短信息方式相比,GPRS DTU采用面向連接的TCP協(xié)議通信,避免了數(shù)據(jù)包丟失的現(xiàn)象,保證數(shù)據(jù)可靠傳輸。中心可以與多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,互不干擾。GPRS網(wǎng)絡(luò)本身具備完善的頻分復(fù)用機(jī)制,并具備極強(qiáng)的抗干擾性能,完全避免了傳統(tǒng)數(shù)傳電臺(tái)的多機(jī)頻段“碰撞”現(xiàn)象。
b、實(shí)時(shí)性強(qiáng):
  GPRS具有實(shí)時(shí)在線(xiàn)的特性,數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延小,并支持多點(diǎn)同時(shí)傳輸,因此GPRS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中心可以多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間快速,實(shí)時(shí)地進(jìn)行雙向通信,很好地滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。目前GPRS實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率在30Kbps左右,完全能滿(mǎn)足系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率(≥10Kbps)的需求。
c、監(jiān)控范圍廣:
  GPRS網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)覆蓋,并且擴(kuò)容無(wú)限制,接入地點(diǎn)無(wú)限制,能滿(mǎn)足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。比較很多無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(集群,雙向傳呼,CDPD,CDMA)而言,其網(wǎng)絡(luò)覆蓋是最好的。
d、系統(tǒng)建設(shè)成本低:
  由于采用GPRS公網(wǎng)平臺(tái),無(wú)需建設(shè)網(wǎng)絡(luò),只需安裝設(shè)備就即可,建設(shè)成本低;也免去了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)費(fèi)用。
e、系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本低:
  采用GPRS公網(wǎng)通信,全國(guó)范圍內(nèi)均按統(tǒng)一費(fèi)率計(jì)費(fèi),省去昂貴的漫游費(fèi)用, GPRS網(wǎng)絡(luò)可按數(shù)據(jù)實(shí)際通信流量計(jì)費(fèi),(1分-3分/1K字節(jié)),也可以按包月不限流量收費(fèi),從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的低成本通信。
f、可對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)儀器設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制:
  通過(guò)GPRS雙向系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行反向控制,如:時(shí)間校正、狀態(tài)報(bào)告、開(kāi)關(guān)等控制功能,并可進(jìn)行系統(tǒng)遠(yuǎn)程在線(xiàn)升級(jí)。
g、系統(tǒng)的傳輸容量,擴(kuò)容性能好:
  能滿(mǎn)足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰鳪PRS技術(shù)能很好地滿(mǎn)足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要;由于系統(tǒng)采用成熟的TCP/IP通信架構(gòu),具備良好的擴(kuò)展性能,一個(gè)監(jiān)測(cè)中心可輕松支持幾千個(gè)現(xiàn)場(chǎng)采集點(diǎn)的通信接入。
h、GPRS傳輸功耗小,適合野外供電環(huán)境:
雖然與遠(yuǎn)在千里的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行雙向通信,GPRS數(shù)傳設(shè)備在工作時(shí)卻只需與附近的移動(dòng)基站通信即可,其整體功耗與一臺(tái)普通GSM手機(jī)相當(dāng), 平均功耗僅為200毫瓦左右,比傳統(tǒng)數(shù)傳電臺(tái)小得多。因此GPRS傳輸方式非常適合在野外使用太陽(yáng)能供電或蓄電池供電的場(chǎng)合下使用。
 
 
 
 
 
系統(tǒng)功能特點(diǎn)
1.系統(tǒng)功能:
⑴、主動(dòng)問(wèn)詢(xún)功能:監(jiān)測(cè)中心可以主動(dòng)問(wèn)詢(xún)每口油井的電流、電壓、示功圖等數(shù)據(jù)。
⑵、顯示功能:顯示每口油井的電流、電壓、示功圖等數(shù)據(jù)。
⑶、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能:現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備和服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)歷史記錄。
⑷、數(shù)據(jù)查詢(xún)功能:監(jiān)測(cè)中心可以查詢(xún)?nèi)我鈺r(shí)間段每口井的數(shù)據(jù)信息。
⑸、曲線(xiàn)報(bào)表功能:可以生成電流、電壓、示功圖曲線(xiàn)和各種報(bào)表。
⑹、遠(yuǎn)程維護(hù)功能:監(jiān)測(cè)設(shè)備中的采集和通信模塊具備遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和維護(hù)功能。
⑺、拓展功能:系統(tǒng)可自由增減監(jiān)控設(shè)備的數(shù)量。監(jiān)測(cè)設(shè)備可以擴(kuò)展其它功能。
2.系統(tǒng)特點(diǎn)
使用現(xiàn)代化電子設(shè)備對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控對(duì)于及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地掌握石油生產(chǎn)情況,進(jìn)行科學(xué)決策有著十分重要的意義。
(1) 可降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度,提高生產(chǎn)率
    傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法,工作量大而繁重,費(fèi)用高,特別在雨雪天氣,有些井無(wú)法采集,嚴(yán)重影響生產(chǎn),采用遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè),數(shù)據(jù)采集只需室內(nèi)進(jìn)行,大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,同時(shí)可減少冗余人員,利于降本增效。
(2) 便于及時(shí)掌握生產(chǎn)情況,利于科學(xué)管理
    傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法,通常以人工的方式用報(bào)表反映采油情況,難以及時(shí)、準(zhǔn)確、全面直觀、高效、連續(xù)地反映生產(chǎn)動(dòng)態(tài)。實(shí)現(xiàn)油井的遠(yuǎn)程監(jiān)控,管理人員在辦公室或各個(gè)測(cè)點(diǎn)上就可以直觀地看到所有抽油機(jī)的工作情況。隨著無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)的發(fā)展,各級(jí)管理部門(mén)可隨時(shí)掌握一線(xiàn)的生產(chǎn)情況,真正做到運(yùn)籌帷幄之中,決勝千里之外。
(3) 便于采集生產(chǎn)數(shù)據(jù),利于科學(xué)決策
    人工采集數(shù)據(jù),每口井一般每天只測(cè)一次工作參數(shù),為了診斷井下工作情況,一般每口井一到兩周要停機(jī)測(cè)試一次井下功圖及液面,費(fèi)時(shí)費(fèi)力。由于數(shù)據(jù)量小,很難做數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控可快速測(cè)試并長(zhǎng)期保存大量工作數(shù)據(jù),并以此為依據(jù)進(jìn)行科學(xué)的生產(chǎn)分析,為決策提供可靠論據(jù)。
(4) 便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,提高工作效率
    實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)油井停電、不正常停機(jī)、油管泄漏、凡爾泄漏、液面過(guò)低、配重不平衡等情況,從而有效地防止設(shè)備損壞,減少停機(jī)時(shí)間。抽油機(jī)運(yùn)行過(guò)程中,油井的機(jī)電設(shè)備難免會(huì)出現(xiàn)一些不正常情況,如缺相、井下受卡等,有些情況如能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理,就可以減少或避免油井故障,減少經(jīng)濟(jì)損失。
 
結(jié)束語(yǔ)
油井遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)主要由井口監(jiān)控終端和監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。其功能是通過(guò)對(duì)井口參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè),將檢測(cè)到的油井狀態(tài)參數(shù),通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)方式傳送給采油廠(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,使生產(chǎn)管理的各個(gè)部門(mén)能夠及時(shí)掌握油井工作狀態(tài),縮短油井故障處理時(shí)間,提高開(kāi)井時(shí)率,增加原油產(chǎn)量,提高工作效率,為抽油機(jī)井精細(xì)管理提供一種全新的手段,是理想的油田的生產(chǎn)自動(dòng)化產(chǎn)品。
 
 

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