李迎科　馬保剛　姚鵬飛

摘 要：該文介紹了油田在單井注水自動(dòng)控制系統(tǒng)中采用PLC控制、GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)集中控制，達(dá)到油田單井注水無(wú)人值守控制系統(tǒng)。由于單井注水站分布點(diǎn)多、距離遠(yuǎn)，偏僻且分散，注水設(shè)備的操作及管理都需要人工完成。不能保證注水工藝的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性，同時(shí)也不利于油田數(shù)字化進(jìn)程發(fā)展。設(shè)計(jì)集信號(hào)采集、處理、傳輸、管理為一體的自動(dòng)化單井注水控制系統(tǒng)，具有一定的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)尉⑺?無(wú)人值守 GPRS

中圖分類號(hào)：TE32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）04（b）-0045-02

Abstract：Introduced in single well water injection in the automatic control system adopts PLC control，GPRS wireless network communication transmission，remote computer centralized control，to achieve single well water injection unattended control system.As a result of single well water injection station localities，distance，remote and scattered，the operation of the water injection equipment and management all need human to complete.Can't guarantee real-time and accuracy of water injection process，but also not conducive to the advancement of oilfield digitization process.Design collection of signal acquisition，processing，transmission，management as one of the single well water injection automation control system，has a certain popularization value.

Key words：single well water injection；unattended；GPRS

隨著國(guó)內(nèi)油田大力開采，出油率下降，在許多地區(qū)油田屬?gòu)?fù)雜小斷塊油藏，開發(fā)中得不到有效的能量補(bǔ)給，為了提高采油率，油田不得不對(duì)油層進(jìn)行高壓注水。我國(guó)部分油井分布比較分散，規(guī)?；?，為了保證采油量，單井注水成為常態(tài)。對(duì)于單井值守的操作人員有很大的生活及作業(yè)難度。單人單井，注水站離生活區(qū)遙遠(yuǎn)且偏僻，很多站的生活用水都是問(wèn)題。如何將分散性單井注水變成集中化、自動(dòng)化、人性化；做到運(yùn)行、控制、管理，遠(yuǎn)程無(wú)人值守，成為我們有待解決的一個(gè)重要問(wèn)題。

1 總體方案

油田單井注水無(wú)人值守系統(tǒng)由PLC現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)、GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)這三方面組成。總體結(jié)構(gòu)如圖2

2 PLC現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的組成

（1）現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)由西門子S7-200系列224控制模塊、EM235模擬量模塊、440變頻器、現(xiàn)場(chǎng)控制柜、GPRS通訊模塊、壓力變送器、電磁流量計(jì)、溫度變送器、變頻電機(jī)及注水泵組成。如圖1。

（2）主要功能：西門子440變頻器拖動(dòng)注水泵變頻電機(jī)，通過(guò)PLC控制指令來(lái)啟動(dòng)、調(diào)節(jié)注水泵，來(lái)調(diào)整注水系統(tǒng)的壓力和注水流量?，F(xiàn)場(chǎng)的注水壓力、溫度、流量、頻率等模擬量通過(guò)EM235模塊將模擬量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為數(shù)字量傳輸?shù)絇LC控制模塊，通過(guò)GPRS無(wú)線傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制中心。控制系統(tǒng)分為遠(yuǎn)程/就地兩種操作模式?，F(xiàn)場(chǎng)控制柜設(shè)置就地操作按鈕及參數(shù)儀表，便于調(diào)試階段對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制操作及數(shù)據(jù)觀察。調(diào)試完成后可通過(guò)切換開關(guān)切換到遠(yuǎn)程控制模式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無(wú)人值守狀態(tài)

3 GPRS網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)

單井注水泵站與遠(yuǎn)程控制中心通訊采用GPRS無(wú)線通訊，注水分站PLC將控制數(shù)據(jù)及運(yùn)行參數(shù)統(tǒng)一處理后，通過(guò)GPRS DTU無(wú)線終端將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程主控PLC上綜合觀測(cè)，集中分部處理。GPRS傳輸數(shù)據(jù)傳輸由主控站GRM200G模塊、從站PLC模塊、SIM卡及移動(dòng)GPRS運(yùn)行通道。還可以借助短信或電話的形式，實(shí)現(xiàn)PLC的遠(yuǎn)程短信控制，短信查詢和短信報(bào)警。

實(shí)際工程中，注水流量、壓力、溫度等傳感器于控制機(jī)房距離較遠(yuǎn)，鋪設(shè)電纜成本極高，通過(guò)遠(yuǎn)程無(wú)線GPRS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可極大地節(jié)約系統(tǒng)的施工成本，降低系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用。這種通訊方式具有覆蓋廣，傳輸速度快及組網(wǎng)成本和運(yùn)行費(fèi)用低的特點(diǎn)。

4 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，連接因特網(wǎng)并安裝OPC SERVER會(huì)自動(dòng)從控制服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)。組態(tài)軟件通過(guò)OPC窗口，可檢測(cè)和控制PLC運(yùn)行，并記錄歷史報(bào)警和歷史數(shù)據(jù)等運(yùn)行參數(shù)，來(lái)控制就地運(yùn)行的注水設(shè)備。

組態(tài)畫面：運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示畫面、實(shí)時(shí)運(yùn)行曲線畫面、設(shè)備啟?？刂飘嬅妗⒐收蠄?bào)警畫面、報(bào)表輸出畫面。

實(shí)時(shí)運(yùn)行控制：注水泵的啟動(dòng)/停止；電機(jī)風(fēng)扇的啟動(dòng)/停止；潤(rùn)滑油泵的啟動(dòng)/停止；出口閥門的開/關(guān)；

運(yùn)行狀態(tài)：注水泵運(yùn)行指示；電機(jī)風(fēng)扇運(yùn)行指示；潤(rùn)滑油泵運(yùn)行指示；出口閥門的開關(guān)狀態(tài)指示；電流顯示；電壓顯示；出口壓力顯示；入口壓力顯示；潤(rùn)滑油壓顯示；潤(rùn)滑油溫顯示；輸出頻率顯示；出口瞬時(shí)流量顯示；出口累計(jì)流量顯示。

故障報(bào)警狀態(tài)：注水泵故障指示；電機(jī)風(fēng)扇故障指示；潤(rùn)滑油泵的故障指示；出口壓力高報(bào)警狀態(tài)；入口壓力低報(bào)警狀態(tài)；潤(rùn)滑油溫高報(bào)警狀態(tài)；變頻故障報(bào)警狀態(tài)；

實(shí)時(shí)曲線顯示：對(duì)注水泵排出壓力、流量與時(shí)間的對(duì)應(yīng)曲線?？芍庇^觀察出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和注水工藝參數(shù)是否相互對(duì)應(yīng)。

報(bào)表輸出畫面：對(duì)每日的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)打印輸出，便于存檔。

5 結(jié)語(yǔ)

GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)單井注水泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)，以油田數(shù)字化為設(shè)計(jì)方針、人性化的設(shè)計(jì)理念、單井分散布置，集中控制。我國(guó)目前已在青海、吐哈等油田投入運(yùn)行。整套系統(tǒng)對(duì)各單井的注水狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)反饋給控制中心，提高了生產(chǎn)效率、降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、提升了油田的數(shù)字化、自動(dòng)化進(jìn)程。

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