紫金橋數字油田之油井遙測解決方案

目前油井輸油生產管理大部分采用人工巡檢方式，造成采油成本高，資源源浪費嚴重。盡快提高機采系統管理水平、降低油井能耗是油田采油工作的重中之重。紫金橋軟件技術有限公司摸索總結多年的油田市場經驗結合工業控制網絡、Internet/Intranet技術、無線通訊技術推出了油田數字化的全新概念—采油輸油監控數字化解決方案。

⑴、實時數據采集與遠程工況監測⑵、實時故障報警⑶、自動生成報表⑷、網絡數據瀏覽

綜合上述油水井遙測系統所需實現的功能，提出本項目“油水井生產數據遠程采集系統”整體解決方案。

圖1 系統結構拓撲圖

從圖1可看出整個系統分為3個層次。①最底層為油井或計量間的現場檢測儀表，實現對現場載荷、位移、壓力、溫度、流量等信號的檢測，并通過電纜將檢測信號傳送給PLC；②中間層是利用PLC采集功圖數據和電機參數及其他本地儀表的數據，并把這些數據通過無線網絡（Gprs或Zigbee）傳給數據中心，同時根據現場實際工況和數據中心的指令來控制現場設備的啟停；③最上層為數據中心，數據中心利用軟件系統對從PLC那里接收的數據進行加工處理來形成功圖，并實現畫面顯示、歷史數據保存、報警功能，并實現報表功能。WEB SERVER系統還能把這些畫面和數據通過B/S方式發布到網上供相關部門查詢瀏覽。

①井口儀表：

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

②現場PLC數據采集與控制部分組成：

PLC機箱：包括PLC、Zigbee或gprs通訊模塊、電參數模塊、開關電源、接線端子、機箱等；供電變壓器；天線系統；護管與電纜線、安裝附件。

③油井遙測監控中心組成：

Zigbee基站或gprs通訊模塊組成的數據接收系統（要包括開關電源、根據項目具體要求配置）；計算機（或服務器）、打印機與不間斷電源（根據項目具體要求配置）；監控中心軟件系統包括數據庫軟件、功圖計產軟件、網絡發布等專用軟件。

①抽油機井載荷、位移、壓力、溫度與PLC之間可以選擇有線的通訊方式。

②PLC與監控中心通訊方式：采用無線通訊技術（GPRS/CDMA、數傳電臺、ZigBee模塊）；在單口油井應用情況下我們提供gprs組網方案，利用移動網gprs或cdma與遠端的數據中心計算機相連。在多口油井應用情況下我們提供Zigbee組網方案。首先，使用Zigbee在臨近的油井間建立起一個局部無線網（Zigbee控制網內節點終端間通訊是免費的），再通過移動網gprs或cdma與遠端的數據中心計算機相連，從而實現低成本，高效率的工業自動化遠程無線通訊。

通訊鏈路結構如圖2所示，采用485總線+ZigBee+GPRS相結合的方式，每口油井配電箱內GPRS模塊、PLC、電參數模塊、電機軟啟動器等設備采用485 總線連接，然后與內嵌ZigBee RS485 技術的數據采集器連接，一個數據采集器負責一個配電箱的數據采集。臨近多口油井各個ZigBee RS485 數據采集器組成無線ZigBee網絡，通過ZigBee網絡中心節點和GPRS/CDMA數傳終端把各個油井的監控數據傳到遠端數據中心。

圖2通信鏈路拓撲結構

⑴、本方案在設計時就考慮到要為用戶最大程度節電、節省采油成本。所以電機參數采集做了大量的工作。

⑵、我們選用國外知名廠家的PLC作為現場數據采集和中心控制器，在現場應用的實際效果和可靠性遠高于RTU、單片機等產品。

⑶、我們可以根據油井現場的情況對每個油井的PLC分別進行編程，更能夠滿足油井的個性需求，還可根據用戶定制的功能對油井PLC進行編程。例如可編程實現自動停機等功能，當設定的最小載荷、最大載荷、井口溫度、井口壓力超限則自動停機，再比如對電機的缺相、過流、過載的保護停機等。

⑷、與其他廠家的產品相比，我們系統在采集功圖數據時電機參數采集與載荷、角位移數據采集真正做到了同步，這就真正能夠反映油井生產狀況，并對油井生產工況的正確診斷提供了準確的數據。

⑸、多口油井構成ZigBee網絡的方案對比GPRS/CDMA 組網方式硬件成本更低，可為用戶大量節省通信流量費用；無線ZigBee網絡，網絡路由至少可達20 跳，另外ZigBee 模塊內建防碰撞機制，有效防止數據丟失；ZigBee 模塊有16 個信道自由選擇，躲避信號干擾。

⑹、本方案提供防盜報警功能。

相關鏈接：紫金橋抽油機監控系統