油井數(shù)據(jù)采集遠程監(jiān)控方案的探索與實施

摘 要：對油井運行數(shù)據(jù)進行采集的主要目的，是將其轉化為可遠程傳輸?shù)碾娦盘枺员阍诒O(jiān)控中心對油井的運行狀況進行實時監(jiān)控，它作為油井生產(chǎn)的一個信息管理平臺，能使生產(chǎn)管理人員隨時、準確、全方位地掌握油井運行狀況，為生產(chǎn)管理決策提供依據(jù)。

關健詞：油井生產(chǎn) 數(shù)據(jù)采集 遠程監(jiān)控

中圖分類號：TP212文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（b）-0092-01

通過前期對現(xiàn)有市場上的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品調研，從運行環(huán)境條件要求、使用難易程度、運行可靠性、使用壽命等方面綜合考慮，并對現(xiàn)有國內外同類產(chǎn)品進行分析、對比，發(fā)現(xiàn)沒有一家產(chǎn)品能夠完全滿足我地區(qū)使用需求。如：有的測控箱密封不好，沙塵容易侵入；有的元器件為稀有型號，出現(xiàn)問題很難調換；有的使用起來比較復雜；還有的在高溫環(huán)境下運行不穩(wěn)定……等等。

在油井數(shù)據(jù)遠程傳輸方面，可利用我公司現(xiàn)有的覆蓋整個遼河油田通信網(wǎng)絡資源；在集中監(jiān)控方面，市面上已有基本定型的設備。綜上所述，公司把該項目研發(fā)的主攻方向放在數(shù)據(jù)采集板的研制上。

1 確定數(shù)據(jù)采集板基本功能

通過實地調研及考慮通信要求，油井數(shù)據(jù)采集板應該具備以下功能：

（1）實現(xiàn)對電機的交流電壓、交流電流、有功功率、無功功率、頻率、日用電量的測量；對油井停機、電壓過壓、欠壓、電流過流、欠流、缺相、井口油壓或套壓過高、過低、載荷過高、過低等異常情況檢測報警；

（2）提供4～16個接口，兩線制常供電方式，用于負荷、位移、油壓、井口溫度、流量等傳感器的接入；

（3）提供6～16個接口，用于接入紅外傳感器、門磁開關、位置開關等信號；

（4）提供4個控制繼電器輸出的通道；

（5）提供DC24V/1A的輸出電源；

（6）具有128K采集數(shù)據(jù)存儲器；

（7）提供實時采集數(shù)據(jù)，包括傳感器模擬量、開關量、三相電流和電壓、采油周期的旋點載荷曲線和電流曲線；

（8）具有數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，包括每小時的最大值、最小值、平均值等，可以保存最近3次的示功圖、電流圖以及2d的統(tǒng)計數(shù)據(jù)；

（9）提供3000個采樣點、2個采油周期的抽油機示功圖和電流圖；

（10）具有看門狗功能；

（11）電源、運行和串口收發(fā)指示；

（12）具有1個RS232/RS485接口，實現(xiàn)與監(jiān)控中心之間通信；

（13）具有1個RS232接口，用于本地配置和調試；

（14）具有標準的通信協(xié)議及接口，便于數(shù)據(jù)交換；

（15）測控箱具有防塵、防雨、防盜、防沖擊功能，元器件易于安裝調試。

2 樣機設計及測試

根據(jù)功能設計要求，我們先用PROTEL99設計出電子圖版，再用KEIL7.02模擬芯片運行測試，無誤后再購買元器件安裝，其中：中央處理芯片采用：MSP430F149；通信芯片采用：RW-232/485；看門狗芯片采用：MAX817L。元器件在測控箱安裝如圖1示：

安裝完成后，我們模擬在高溫、低溫、強沙塵、水霧、強電磁干擾等環(huán)境，進行了為期2周的樣機測試，測試結果表明：采集板系統(tǒng)、測控箱運行可靠穩(wěn)定。經(jīng)申請取得了國際CE、FC標準認證，并及時進行了產(chǎn)品商標注冊。

3 產(chǎn)品配套驅動程序開發(fā)

采集數(shù)據(jù)通過上位機組態(tài)軟件進行處理和顯示，對通信協(xié)議有特定要求的設備，我們根據(jù)自己產(chǎn)品的通信協(xié)議、利用組態(tài)軟件提供的接口函數(shù)和輸入輸出類庫，編寫Ioapi中的代碼，用來控制I/O設備，初步完成了監(jiān)控軟件的框架結構，最后對研發(fā)的數(shù)據(jù)采集板進行聯(lián)機調試。

為將現(xiàn)場采集的大量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析、顯示，以實現(xiàn)采油過程控制，我們開發(fā)了適合生產(chǎn)調度需要的諸如：指揮監(jiān)控、井口掃描、編制報表、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)通信等專門的軟件，由油機井場、采油單位、監(jiān)控中心組成三級自動化監(jiān)控系統(tǒng)。每口井具有其自己的識別特征，能自動進行數(shù)據(jù)傳輸、檢查錯誤；下級機能自動進行數(shù)據(jù)、圖像的實時采集和實時控制；上級機能自動收集遠程井口傳輸來的數(shù)據(jù)，實行集中處理、動態(tài)顯示和遠程控制；在油時運行中出現(xiàn)異常情況時，可自動進行短信、語音、電話等報警。

4 油井數(shù)據(jù)采集板實地試用

我們在金馬油田洼15站進行實驗，研究制定了詳細的施工方案。

大隊和采油站監(jiān)控終端用戶利用McWiLL系統(tǒng)連接、登錄到WEB服務器，廠級機關辦公樓內的局域網(wǎng)用戶通過光纖網(wǎng)絡相連、登錄到WEB服務器，在監(jiān)控終端對抽油機電壓、電流、功率等參數(shù)進行測量，對油井油壓、套壓、井口溫度等參數(shù)進行了測量，對抽油機停機、電壓、電流、井口油壓等異常報警情況進行了查詢；對電機有功功率、無功功率、功率因數(shù)、日用電量等參數(shù)進行了查看，對油井遙控啟停功能進行了測驗。

將上述實驗測試結果與油機實際運行情況進行對照，經(jīng)效果評估證實，基本上滿足預先的設計要求。

該系統(tǒng)對采油電機功率、電流、電壓和采油油管內油壓等參數(shù)具有實時監(jiān)視功能、對功率等指標實時趨勢圖、歷史趨勢圖有分析顯示功能，各級監(jiān)控終端機用戶可通過查閱瀏覽器，來隨時掌握油井各種運行參數(shù)，便于快速地進行生產(chǎn)分析、實行遠程監(jiān)控與管理。

5 結語

采油行業(yè)生產(chǎn)的普遍特點是油井比較分散，如光靠人工實地巡查來管理油井，存在用工成本多、勞動強度大、工作效率低等缺點，所以，對油井實行信息化、自動化的遠程集中監(jiān)控是一個必然發(fā)展趨勢。

參考文獻

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