單井自動(dòng)化技術(shù)在丘東氣田的應(yīng)用

　　0 引言
　　隨著油田的發(fā)展及工業(yè)自動(dòng)化水平的提高，單井自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生
　　丘東氣田的一個(gè)采氣場(chǎng)由多口氣井、集氣站以及氣田的其它分散設(shè)施組成，整個(gè)采氣場(chǎng)的各種設(shè)施的工作狀態(tài)及采出氣的數(shù)據(jù)（主要有溫度、壓力、流量等）就直接關(guān)系到氣田生產(chǎn)的穩(wěn)定以及產(chǎn)品質(zhì)量。采用人工每日定時(shí)檢查設(shè)備運(yùn)行情況并測(cè)量、統(tǒng)計(jì)采氣數(shù)據(jù)必然會(huì)加重工人勞動(dòng)強(qiáng)度，并將影響設(shè)備監(jiān)控與采氣數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，同時(shí)降低安全生產(chǎn)控制程度。所以實(shí)施單井的自動(dòng)化、信息化就顯得極為突出。
　　
　　丘東單井自動(dòng)化系統(tǒng)主要由單井RTU、從站（溫西十、溫五、溫西三）、主站（丘東集氣站）三個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成，同時(shí)通過與丘東調(diào)度室的數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)單井?dāng)?shù)據(jù)網(wǎng)上發(fā)布
　　　　1 單井RTU：井口RTU采用北京安控SuperE-E系列RTU產(chǎn)品（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖一）對(duì)井口壓力、溫度、水套加熱爐運(yùn)行狀態(tài)、燃?xì)鈮毫Α⒕诰o急切斷閥開關(guān)狀態(tài)信號(hào)等參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)傳并遠(yuǎn)程對(duì)井口緊急切斷閥進(jìn)行控制，采集數(shù)據(jù)分別通過MDS EL7052數(shù)傳電臺(tái)將采集數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳相應(yīng)的遠(yuǎn)程集氣站，遠(yuǎn)程集氣站站內(nèi)操作站實(shí)現(xiàn)單井?dāng)?shù)據(jù)的瀏覽和遠(yuǎn)程控制以及站內(nèi)的數(shù)據(jù)檢測(cè)和控制。
　　
　　單井?dāng)?shù)據(jù)通信
　　從站安裝主電臺(tái)MDS 7052并架設(shè)全向天線(架設(shè)高度為16m、增益8.5dBi)，各單井安裝電臺(tái)MDS 7052并架設(shè)定向天線（架設(shè)高度為5m、增益9dBi）。電臺(tái)通過數(shù)據(jù)線連接至RTU的RS-232口與RTU進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
　　
　　2. 從站
　　2.1 控制部分
　　丘東氣田三個(gè)從站采用北京安控RTU，主控模塊E001采用A型盒封裝，安裝在7.5mm*35mm的DIN導(dǎo)軌上。輸入、輸出模塊通過系統(tǒng)I/O BUS總線串行連接。主要對(duì)站內(nèi)各單井進(jìn)站壓力、溫度和油氣分離器的壓力、液位進(jìn)行PID控制、流量累計(jì)、信號(hào)遠(yuǎn)傳，上位機(jī)與主控模塊E001之間的通訊采用E205模塊把RS-232/485 Modbus通訊轉(zhuǎn)換到Modbus/TCP通訊。主控模塊E001組態(tài)采用C程序，利用C程序組態(tài)可以完成復(fù)雜的計(jì)算，邏輯控制，PID回路控制，油氣的計(jì)量，實(shí)現(xiàn)自定義的通訊協(xié)議，站內(nèi)全向天線TQJ-230C用來接受、發(fā)送單井?dāng)?shù)據(jù)，定向天線TDJ-230Y用來將站內(nèi)數(shù)據(jù)以及單井采集數(shù)據(jù)發(fā)送到主站丘東集氣站。遠(yuǎn)程站站內(nèi)采用二塊主控模塊E001，一塊主要用來通訊，另一塊主要用來站內(nèi)控制。
　　2.2 上位機(jī)
　　溫西五集氣站、溫西三集氣站、溫西十集氣站上位機(jī)系統(tǒng)配置：
　　IBM586 以上的微型機(jī)及其兼容機(jī)；
　　VGA、SVGA 以及支持Windows 256 色的圖形卡；
　　主頻100MHZ 以上，內(nèi)存不少于32 兆；若要同時(shí)運(yùn)行多個(gè)大型程序，建議使用更大的內(nèi)存，
　　系統(tǒng)軟件：
　　Windows 98/2000/NT
　　應(yīng)用軟件：
　　電蜘蛛4.0
　　該軟件包由工程管理器（ ProjManager ）、工程瀏覽器（TouchExplorer）、畫面運(yùn)行系統(tǒng)（TouchVew）三部分組成。其中，工程管理器用于新建工程、工程管理等。工程瀏覽器內(nèi)嵌畫面開發(fā)系統(tǒng)，即電蜘蛛開發(fā)系統(tǒng)。工程瀏覽器（TouchExplorer）和畫面運(yùn)行系統(tǒng)（TouchVew）是各自獨(dú)立的Windows應(yīng)用程序，均可單獨(dú)使用；兩者又相互依存，在工程瀏覽器的畫面開發(fā)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)開發(fā)的畫面應(yīng)用程序必須在畫面運(yùn)行系統(tǒng)（TouchVew）運(yùn)行環(huán)境中才能運(yùn)行。
　　①、工程管理器
　　工程管理器主要用于電蜘蛛工程的管理，如新建工程、工程的備份、變量的導(dǎo)入導(dǎo)出、定義工程的屬性等。
　　工程管理器的功能有：
　　搜索工程：搜索指定目錄下的電蜘蛛所有版本的工程。
　　新建工程：新建立一個(gè)電蜘蛛工程。該命令不會(huì)真正建立一個(gè)電蜘蛛工程，只是建立了工程信息，只有啟動(dòng)了電蜘蛛開發(fā)系統(tǒng)后，才建立工程。
　　刪除工程：將所有的工程文件和工程信息全部刪除，不可恢復(fù)。
　　工程屬性：定義工程的描述信息。
　　工程備份：將選定的工程進(jìn)行壓縮備份。
　　工程恢復(fù)：將備份的工程進(jìn)行恢復(fù)，在備份后的新產(chǎn)生的工程信息將被刪除。
　　數(shù)據(jù)詞典導(dǎo)出：將選定工程的數(shù)據(jù)詞典導(dǎo)出到EXCEL格式文件中,供用戶修改、定義變量。
　　數(shù)據(jù)詞典導(dǎo)入：將EXCEL 格式的文件中定義的數(shù)據(jù)詞典導(dǎo)入到當(dāng)前工程中。
　　切換到開發(fā)系統(tǒng)：進(jìn)入電蜘蛛開發(fā)系統(tǒng)。
　　切換到運(yùn)行系統(tǒng)：如果當(dāng)前選中的工程已經(jīng)真正建立了電蜘蛛工程，則該項(xiàng)有效，進(jìn)入到電蜘蛛的運(yùn)行系統(tǒng)。
　　②.工程瀏覽器
　　工程瀏覽器是“電蜘蛛”軟件的核心部分和管理開發(fā)系統(tǒng)，它將畫面制作系統(tǒng)中已設(shè)計(jì)的圖形畫面，命令語(yǔ)言，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序管理，配方管理，數(shù)據(jù)庫(kù)訪問配置等工程資源進(jìn)行集中管理，并在一個(gè)窗口中以樹形結(jié)構(gòu)排列，這種功能與Windows 操作系統(tǒng)中的資源管理器的功能相似。
　　工程瀏覽器內(nèi)嵌畫面開發(fā)系統(tǒng)，進(jìn)入畫面開發(fā)系統(tǒng)的操作方法有以下三種：
　　a、 在工程瀏覽器的上方圖標(biāo)快捷菜單中用左鍵單擊“MAKE”圖標(biāo)。
　　b 、在工程瀏覽器左邊窗口用左鍵選中“文件”下的“畫面”，則在工程瀏覽器右邊窗口顯示“新建”圖標(biāo)和已有的畫面文件圖標(biāo)，左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)或畫面文件圖標(biāo)，則進(jìn)入電蜘蛛開發(fā)系統(tǒng)。
　　c、在工程瀏覽器左邊窗口用左鍵選中“文件”下的“畫面”，然后在工程瀏覽器右邊窗口單擊右鍵，選擇菜單命令“切換到Make”，則進(jìn)入電蜘蛛開發(fā)系統(tǒng)。
　　③、畫面開發(fā)系統(tǒng)
　　電蜘蛛畫面開發(fā)系統(tǒng)是應(yīng)用程序的集成開發(fā)環(huán)境。工程人員在這個(gè)環(huán)境中完成界面的設(shè)計(jì)、動(dòng)畫連接的定義等。畫面開發(fā)系統(tǒng)具有先進(jìn)完善的圖形生成功能；數(shù)據(jù)庫(kù)中有多種數(shù)據(jù)類型，能合理地抽象控制對(duì)象的特性，對(duì)數(shù)據(jù)的報(bào)警、趨勢(shì)曲線、過程記錄、安全防范等重要功能有簡(jiǎn)單的操作辦法。選擇“切換到Make”啟動(dòng)工程瀏覽器內(nèi)嵌的畫面。
　　
　　3 主站
　　丘東氣田主站采用艾默生過程管理中國(guó)有限公司DCS-DeltaV系統(tǒng)，在操作站上可以對(duì)三個(gè)從站以及單井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)站內(nèi)壓力、溫度、流量、液位進(jìn)行檢測(cè)和控制，采用2客戶WEB將單井及生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)布至生產(chǎn)調(diào)度指揮中心；為了實(shí)現(xiàn)單井SCADA系統(tǒng)與DeltaV系統(tǒng)互聯(lián)，在編制丘東主站DCS系統(tǒng)升級(jí)改造方案時(shí)專門給DCS系統(tǒng)增加了串口卡，在系統(tǒng)升級(jí)改造完成后，利用半個(gè)月的時(shí)間，集中實(shí)施了單井SCADA系統(tǒng)與DeltaV系統(tǒng)互聯(lián)，對(duì)所有單井SCADA系統(tǒng)組態(tài)進(jìn)行了全面修改以適應(yīng)DeltaV系統(tǒng)組態(tài)的需要，在DeltaV系統(tǒng)上相應(yīng)地對(duì)單井SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)的組態(tài)(數(shù)據(jù)點(diǎn)近1200點(diǎn))、繪制流程圖（八幅），通過DelatV系統(tǒng)的流程圖Web發(fā)布功能，在丘東調(diào)度室可以對(duì)單井SCADA系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
　　3.1丘東主站與丘東調(diào)度室之間數(shù)據(jù)通信
　　 丘東主站與丘東調(diào)度室之間采用以色列BreezeCom 2.4G 產(chǎn)品進(jìn)行無(wú)線通訊，無(wú)線基站為BU-DS.11D，無(wú)線橋接器客戶端為RB-DS.11D，網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議遵守標(biāo)準(zhǔn)的CSMA/CD 以太網(wǎng)協(xié)議，帶寬達(dá)到11M。主站丘東集氣站RTU與DeltaV-DCS采用串口 RS-232 Modbus RTU協(xié)議通訊，傳輸數(shù)據(jù)達(dá)到1600多點(diǎn)。
　　3.2丘東主站與從站及單井之間數(shù)據(jù)通信
　　Deltav系統(tǒng)與北京安控RTU之間通訊采用RS-232串口，Modbus RTU協(xié)議，波特率9600Bps，奇偶校驗(yàn)為偶數(shù)，附加字符間時(shí)為50毫秒。Deltav系統(tǒng)每個(gè)串口卡含有兩個(gè)通訊口接線端子1～8為通訊口1，接線端子9～16為通訊口2。
　　有幾種方法用于RS-232端口與DTE和DCE間的接線。我們問采用的通訊連接方式只用RXD、TXD及信號(hào)地。
　　主站訪問從站采用按照站號(hào)遞增順序循環(huán)輪訓(xùn)查詢方式，當(dāng)訪問站號(hào)通訊出現(xiàn)故障或著訪問時(shí)間超時(shí)（時(shí)間用戶可以修改）時(shí)，系統(tǒng)返回該站通訊故障狀態(tài)信號(hào)以提示用戶并繼續(xù)與下一從站通訊。
　　
　　4 結(jié)束語(yǔ)
　　單井自動(dòng)化在丘東氣田的應(yīng)用，極大地減輕了值班員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，滿足生產(chǎn)實(shí)際需求，提高了科學(xué)運(yùn)行管理現(xiàn)代化油田的水平，確保了單井和集氣站生產(chǎn)的安全平穩(wěn)運(yùn)行，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；目前整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行良好,采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。