大慶油田油井遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

高煜 張兵文 唐山職業(yè)技術(shù)學(xué)院

大慶油田油井遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

高煜 張兵文 唐山職業(yè)技術(shù)學(xué)院

針對(duì)大慶油田油井所在地偏離市區(qū)，環(huán)境、交通、通信等方面相對(duì)較為落后，為此設(shè)計(jì)了一套油井遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由井口控制器、防火墻、CDMA/GPRS、傳感器、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用服務(wù)器以及Web服務(wù)器等構(gòu)成。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)抽油機(jī)生產(chǎn)參數(shù)（載荷、液位、溫度、壓力等）以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)控中心可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、分析與處理，制作各種報(bào)表和示功圖，及時(shí)下達(dá)控制指令控制遠(yuǎn)程井場(chǎng)運(yùn)行狀況，維護(hù)井場(chǎng)的正常運(yùn)行。本系統(tǒng)能夠?qū)畧?chǎng)范圍內(nèi)的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，遇到異常情況及時(shí)啟動(dòng)報(bào)警機(jī)制，及時(shí)了解井場(chǎng)運(yùn)行狀況，有效地避免井場(chǎng)被盜現(xiàn)象。

油井；遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；報(bào)警；檢測(cè)

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與思路

大慶油田油井所在地偏離市區(qū)，環(huán)境、交通、通信等方面相對(duì)較為落后，為此設(shè)計(jì)了一套油井遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由井口控制器、防火墻、CDMA/GPRS、傳感器、交換機(jī)、配電管理計(jì)量站、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用服務(wù)器以及Web服務(wù)器等構(gòu)成，采用數(shù)字無(wú)線電或者CDMA/GPRS、無(wú)線橋等通信方式。圖1為油井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架[1-2]。

監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與思路主要包括：

（1）開(kāi)發(fā)前端數(shù)據(jù)采集終端，主要是對(duì)油井運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，選擇配套的傳感器以及現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警系統(tǒng)。

（2）井場(chǎng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，通過(guò)無(wú)線通信，及時(shí)將油井運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳回監(jiān)控中心。

（3）設(shè)計(jì)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，主要是處理井場(chǎng)傳回的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，起到對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)處理的作用。

（4）單片機(jī)具有高集成度和運(yùn)行可靠等特點(diǎn)，結(jié)合適應(yīng)性強(qiáng)的傳感器，對(duì)抽油井現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)井場(chǎng)的監(jiān)控以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備異常運(yùn)行報(bào)警功能。

圖1 油井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架

2 系統(tǒng)的建立

針對(duì)大慶油田抽油設(shè)備泵抽空情況，設(shè)計(jì)油井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以有效避免事故的發(fā)生。該系統(tǒng)投入使用后，可實(shí)現(xiàn)控制油井的液位，遠(yuǎn)程監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)，最大限度地避免桿斷裂或者其他故障帶來(lái)的損失，提高油田產(chǎn)量，還能減少人員現(xiàn)場(chǎng)巡井次數(shù)，降低工作人員作業(yè)強(qiáng)度，使油井生產(chǎn)運(yùn)行更加高效。

井場(chǎng)一般在遠(yuǎn)離市區(qū)的地方，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心設(shè)置在總部或者調(diào)度部門(mén)。通過(guò)遠(yuǎn)程控制軟件（由客戶端程序和服務(wù)器端程序構(gòu)成）實(shí)現(xiàn)對(duì)井場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控[3]，遠(yuǎn)程軟件還能在后臺(tái)總部控制井場(chǎng)機(jī)器的開(kāi)關(guān)。井場(chǎng)遙測(cè)主機(jī)信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、調(diào)度，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)傳信號(hào)傳回監(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據(jù)處理信號(hào)的結(jié)果，實(shí)時(shí)監(jiān)控井場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常情況，直接發(fā)出控制命令，停止電機(jī)運(yùn)行待修，實(shí)現(xiàn)井場(chǎng)無(wú)人值守。

井場(chǎng)正常工作過(guò)程中涉及到的傳感器包括電壓傳感器、溫度傳感器、電流傳感器、聲波液位傳感器、位置傳感器、載荷傳感器、防偷盜紅外線傳感器以及監(jiān)控開(kāi)關(guān)傳感器，主要功能是將油井的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷夯螂娏餍盘?hào)，傳輸?shù)竭h(yuǎn)程油井控制RTU，可根據(jù)井場(chǎng)實(shí)際需要增加系統(tǒng)擴(kuò)展接口，以滿足井場(chǎng)發(fā)展需求[4]。

3 系統(tǒng)功能及作用

3.1 系統(tǒng)功能

（1）報(bào)警功能。井場(chǎng)設(shè)施受到破壞或者被盜都會(huì)立即啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)以及非法進(jìn)入井場(chǎng)報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)于超出范圍的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將自動(dòng)保存。

（2）檢測(cè)功能。通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)并記錄運(yùn)行參數(shù)，包括溫度、壓力、電壓、電流、液面、示功圖等。

（3）井場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)查詢(xún)功能。日常運(yùn)行及歷史數(shù)據(jù)可以立即查詢(xún)，包括時(shí)間數(shù)據(jù)，處理和備份各種數(shù)據(jù)報(bào)表，以便管理人員及時(shí)查閱。

（4）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、拍照，并且將照片傳回監(jiān)控中心。

（5）訪問(wèn)權(quán)限設(shè)置功能。主要分為操作員、管理員以及系統(tǒng)管理權(quán)限，使用密碼進(jìn)行訪問(wèn)。

（6）輔助功能。通過(guò)該功能可以及時(shí)監(jiān)控盜油、液面過(guò)低、管道堵塞、電壓不穩(wěn)等異常情況，同時(shí)將異常信號(hào)傳回中心進(jìn)行處理。

3.2 系統(tǒng)作用

（1）提高石油產(chǎn)量。通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)異常情況的處理，能夠及時(shí)調(diào)整井場(chǎng)工作制度，避免生產(chǎn)間斷，提高采油井的工作效率，進(jìn)而保障石油的生產(chǎn)率。

（2）減少能耗損失。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)每一口油井進(jìn)行單井能耗計(jì)算，并對(duì)于不合理的環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，減少空抽能耗損失。

（3）減小井場(chǎng)盜竊損失。本系統(tǒng)能夠?qū)畧?chǎng)范圍內(nèi)的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，遇到異常情況及時(shí)啟動(dòng)報(bào)警機(jī)制，以了解井場(chǎng)運(yùn)行狀況，有效地避免井場(chǎng)被盜現(xiàn)象發(fā)生。

（4）管理質(zhì)量提升。改變了以前落伍的人工管理方式，通過(guò)系統(tǒng)監(jiān)控各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，能夠更加全面地掌握油井生產(chǎn)情況，遇到異常能夠及時(shí)處理，減少不必要的誤判，提高了油井工作效率。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)大慶油田油井分布分散、通訊、交通以及管理不便等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一套油井遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，主要是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)抽油機(jī)生產(chǎn)參數(shù)（載荷、液位、溫度、壓力等）以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。監(jiān)控中心通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的記錄、分析與處理，制作各種報(bào)表和示功圖，及時(shí)下達(dá)控制指令控制遠(yuǎn)程井場(chǎng)運(yùn)行狀況，維護(hù)井場(chǎng)的正常運(yùn)行；同時(shí)，對(duì)于歷史重要數(shù)據(jù)超過(guò)限定額度進(jìn)行報(bào)警，并及時(shí)自動(dòng)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，將報(bào)警信號(hào)及時(shí)傳回監(jiān)控中心，保障井場(chǎng)生產(chǎn)正常運(yùn)行。

[1]趙智勇．油田監(jiān)測(cè)指標(biāo)預(yù)測(cè)預(yù)警開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2010.

[2]李秀錦．油井遠(yuǎn)程集群監(jiān)測(cè)自動(dòng)計(jì)量技術(shù)的應(yīng)用[J]．長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，19（4）：41-42.

[3]張乃祿，姚萱萱，李選鋒，等．基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程注水監(jiān)控系統(tǒng)[J]．油氣田地面工程，2011，30（12）：61-63.

[4]朱慶忠，楊和義．基于C/S和B/S體系結(jié)構(gòu)的數(shù)字油田應(yīng)用系統(tǒng)[J]．石油學(xué)報(bào)，2004，25（4）：67-70.

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.038