電力監控系統用于油井生產管理

段正忠

重慶水利電力職業技術學院

電力監控系統用于油井生產管理

段正忠

重慶水利電力職業技術學院

新型電力監控系統具有較高穩定性，并在操作流程、運行環境、傳輸速度方面有了顯著改善，其盲區比原來縮短了10m的范圍。系統可保證工作電壓穩定在48 V上，使系統能夠全方位地對油井深層區域進行監控，確保運行環境的安全性，及時對數據做出處理。采用高速轉子360°全方位旋轉控制，改變了傳統只有俯角30°的監視范圍，并可以拍攝到距地表0.1 cm的精確畫面。油井中液體流速的測定可由電腦控制，只要在電力監控系統中設定好每分鐘所達到的最大流速與最小流速范圍，該系統便會自動控制流速變化，從而減少管理人員的日常工作量。

電力監控系統；油井開發管理；穩定性；全方位

為確保油田生產的穩定進行，技術部門加大對電力監控系統的研發，不斷改革創新，在電力監控方面有了新的突破。新型電力監控系統具有較高穩定性，并在操作流程、運行環境、傳輸速度方面有了顯著改善，其盲區比原來縮短了10m的范圍。

1 電力系統的發展歷史

傳統監控系統使用普通纜線，可靠性較差，有時會導致整個運行系統癱瘓，對系統管理人員的安全存在著極大的隱患。并且監控俯角只能達到30°～40°范圍內，存在很大的盲區；線路的帶寬窄且傳輸數據量大，導致傳輸回路中數據的堵塞；信號采用模擬信號傳輸，在線路傳輸的安全性差，容易導致圖像失真，并且還夾雜著噪聲的積累。

隨著科學技術的不斷進步，中國石油行業逐漸崛起，經不斷革新相關技術，尤其對監控系統工作提出重要舉措。政府投入大量經費研發電力監控系統，對其安全性著重研究。傳統監控系統采用的是保護繼電器，一旦有大電流通過時會自動切斷整個回路部分，確保生產安全。在經過技術改造后，磁懸浮繼電器應運而生。與傳統監控系統相比，該系統不僅線路內阻增大，阻礙強電流的能力增強，并且監控傳輸的質量也有了明顯的改善[1]。另外，對系統線路部分加以改造，優化了系統的內部硬件設施，不但使系統傳輸的速度提高，并且畫面接收的質量、數據的安全性及對周圍環境的檢測能力都有了進一步的提升。

2 油井電力監控系統特點

（1）先進性。電力監控系統采用三維立體陰影捕捉技術，在視覺上產生強有力的震撼效果，對殘缺的畫面可以捕捉放大，自動調整色階的對比度，使畫面的飽和度接近于流體畫面的效果，其分辨率可達到1 024×720，運動效果的捕捉時間縮小到毫秒。經過慢放鏡頭可以很清楚地看到物體的運動軌跡，給人以完美的視覺效果。

（2）保密性。油井電力系統采用數字信號編碼技術，在傳輸線路上添加了編碼器和譯碼器，當信號在傳輸信道傳輸過程中可防止信息被竊取[2]。并且對數據編碼采用了十六位進制編碼序列，與二進制、八進制、十進制的相比而言，不僅編碼的程序更加復雜，并且編碼數據的兼容性也得到了進一步的提高。

（3）穩定性。電力監控系統的圖像采用打包成幀的方式，通過交換機運送到Web服務器上。在數據成幀的途中，系統首先將數據劃分為IPV6報頭的形式，該形式與IPV4相比，不僅壓縮的數據段擴展到128位上，并且可確保大量數據包被壓縮也不會在傳輸路段丟失。另外，芯片控制采用單硅集成電路可保證其傳輸穩定性，遠遠大于CCIP封裝的性能。

3 系統應用

（1）對油井數據采集與處理。數據采集工作是在變配電監控系統的基礎上對集成的數據進行處理的過程，一般采用三相電流在信源和信宿部分實現電流的變換，在交換過程中，交流電源轉換為直流電源，并將工作電壓調整到48 V。由于交流電在傳輸過程中易形成感應磁場，對傳送的數據信號造成干擾，嚴重時會導致數據包丟失，因此在油井中需要使用直流電的通信電源。使用直流電另一大優勢在于，采集處理過程中不需要借助載波過濾器進行過濾，而是以雙向直線的形式進行傳播，電力監控能夠系統更深入的到達油井深層區域。傳統油井監控系統只能到達油井的淺層區域，對深層高電流、高電壓的運行環境難以承受。而隨著電力技術發展，新型電力系統可保證工作電壓穩定在48 V上，使系統能夠全方位地對油井深層區域進行監控，確保運行環境的安全性，及時對數據做出處理。

（2）對油井進行全方位監控。傳統油井監控畫面只能拍攝到距地表2m的物體，對設備正常工作運行中的參數不能進行完整拍攝，當設備出現故障時，工作人員才可獲悉設備工作的參數發生了變化。而新型電力監控系統采用高速轉子360°全方位旋轉控制，改變了傳統只有俯角30°的監視范圍，并可以拍攝到距地表0.1 cm的精確畫面，這就表示畫面流線像素和實際物體像素基本相同。當畫面流暢度不清晰時，監控系統可實現對象捕捉，對粗制畫面進行放大，觀察其失真的參數圖像，可以實現對各個角落全面監視[3]。另外，監控系統可對設備正常工作時的電壓、電流等進行有效控制，當發現設備工作參數發生異常變化時，監控系統會閃現出不同顏色的燈光，提醒管理員及時做好防范措施，以避免遭到重大的經濟損失。

（3）人機交換。電力監控系統可設定自動控制功能，并提供簡潔的操作平臺，每隔一定周期刷新一次，確保運行參數的正確，在油井電力監控系統人機交換功能中，部分操作流程可代替人工操作流程。在一些機械參數設置時（如CAD機械工程制圖），有些參數可能與實際要求的參數有差異，該系統會自動掃描部分運行參數，對有差距的數據進行標注。另外在設備運轉中，油井中液體流速的測定可由電腦控制，只要在電力監控系統中設定好每分鐘所達到的最大流速與最小流速范圍，該系統便會自動控制流速變化，從而減少油井管理人員的日常工作量。

[1]賁艷波．油田電力系統自動化控制技術應用及發展趨勢[J]．油氣田地面工程，2013，32（7）：78-79.

[2]揭福衢．淺論電氣自動化在油田化工中的應用[J]．科技創新導報，2010（24）：45-47.

[3]苑康強，陳文華，郭培源，等．基于實時操作系統μC/OS—Ⅱ的嵌入式GUI設計實現[J]．北京工商大學學報：自然科學版，2005（2）：34-35.

（欄目主持關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.048