陳海波（威海職業(yè)學(xué)院，山東威海，264210）

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油氣水井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

陳海波
（威海職業(yè)學(xué)院，山東威海，264210）

摘要：油氣水井監(jiān)控系統(tǒng)適用于抽油機(jī)井、螺桿泵井、電泵井、自噴井、氣舉井、注水井，該系統(tǒng)通過安裝在個(gè)測量點(diǎn)上的壓力傳感器、溫度傳感器、示功終端、電參數(shù)模塊、流量計(jì)、現(xiàn)場音頻視頻設(shè)備等采集到各參數(shù)，可以自動分析動液面來智能調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖次，從而使泵處于最佳沉沒度?，F(xiàn)場的所有傳感器都是無線的，現(xiàn)場不需布線，載荷傳感器通過測量加速度來獲取位移。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)；油氣；監(jiān)控

0 引言

該系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定可靠、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、體積小巧、安裝維護(hù)方便，獲多項(xiàng)國家專利，目前代表我國該類產(chǎn)品的最高水平，在國際上處于先進(jìn)水平。該系統(tǒng)符合中國石油A11項(xiàng)目規(guī)范要求，可適應(yīng)各油田的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1 系統(tǒng)介紹

這個(gè)系統(tǒng)是三個(gè)部分組成的，包括通信系統(tǒng)、監(jiān)控中心和井口設(shè)備：監(jiān)控中心由數(shù)據(jù)接收器、數(shù)據(jù)收發(fā)程序、數(shù)據(jù)庫、WEB發(fā)布系統(tǒng)等組成；通信系統(tǒng)是利用的公共信息平臺，一般只需考慮SIM卡和產(chǎn)生的流量，每月向移動公司交通信費(fèi)；一個(gè)主機(jī)和多個(gè)測量傳感器組成了前端設(shè)備，每隔一段時(shí)間，傳感器就會采集數(shù)據(jù)，以無線方式向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，主機(jī)接收數(shù)據(jù)后按照通信協(xié)議將數(shù)據(jù)打包封裝，按照一定間隔周期以GPRS網(wǎng)絡(luò)的方式，向監(jiān)控中心的固定的IP發(fā)送數(shù)據(jù)。后臺軟件接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)按照各種計(jì)算公式或者算法解析成可讀數(shù)據(jù)或繪制圖表，并保存在數(shù)據(jù)庫里，對于某些信息，可以發(fā)送到指定的手機(jī)上。電信運(yùn)營商提供的無線數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，包括GPRS，CDMA和3G，他的信號覆蓋范圍很廣。要想實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備到監(jiān)控中心無距離的數(shù)據(jù)傳送，只需要在設(shè)備上安裝一個(gè)電信運(yùn)營商給你辦理的SIM卡就可以了。GPRS和CDMA可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程圖片監(jiān)控，對于連續(xù)的視頻，一個(gè)信道的信號還顯不足，隨著3G的發(fā)展，為油井的視頻監(jiān)控提供了方便。

本系統(tǒng)的RTU可以接GPRS、CMDA、3G、數(shù)傳電臺、光端機(jī)等。

2 系統(tǒng)功能

根據(jù)功圖等參數(shù)自動計(jì)算動液面，根據(jù)動液面的變化來自動調(diào)節(jié)沖次。定時(shí)或隨即采集功圖、電流、電壓、頻率、壓力、溫度等參數(shù)，最多可以接45路模擬量。遠(yuǎn)程啟停采油設(shè)備。根據(jù)功圖等參數(shù)計(jì)算單井的產(chǎn)量。工作時(shí)率統(tǒng)計(jì)、用電量統(tǒng)計(jì)、根據(jù)采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)自動生成各種報(bào)表。數(shù)據(jù)保存和查詢。根據(jù)設(shè)定的條件產(chǎn)生聲光報(bào)警。遠(yuǎn)程拍照、遠(yuǎn)程視頻，默認(rèn)10分鐘拍一張照片，時(shí)間間隔可調(diào)。含水、密度、產(chǎn)量實(shí)時(shí)精確測量等功能。

油井井場要監(jiān)控的數(shù)據(jù)有很多，包括功圖、三相電流電壓、套壓、油壓、回壓、溫度等。其他的還有水套爐的壓力，水套爐距離井口很遠(yuǎn)。有些監(jiān)控系統(tǒng)相當(dāng)傳統(tǒng)，用的有線傳感器連接的，那樣給安裝和施工增添了很大的麻煩，外觀也不好看，時(shí)間一長，電線很容易就老化了，故障一個(gè)接一個(gè)，很難解決，很容易被雷劈，使主機(jī)很不穩(wěn)定。要解決這些問題并不難，只須把全部傳感器用無線短傳的方法和監(jiān)控主機(jī)通信。

2.1 示功終端模塊

示功終端把位移傳感器跟載荷組織在一起，用加速度傳感器檢測位移量，用電池作為電源，一屆電池能用很長時(shí)間。方卡子和懸繩器是這個(gè)單元安裝的地方，在搜集到某些參數(shù)的時(shí)候，通過無線傳感器和RTU傳遞數(shù)據(jù)。量程有大有小，其中最大量程約為250KN。這個(gè)設(shè)備能跟主機(jī)一塊應(yīng)用，搜集的數(shù)據(jù)顯示在主機(jī)上，也能用GPRS的方式向監(jiān)控中心傳遞數(shù)據(jù)。

2.2 無線傳感器模塊

微功耗無線溫度傳感器、壓力傳感器可以以無線方式和RTU通信，也可以直接通過GPRS/CDMA發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)。微功耗編程技術(shù)，使設(shè)備處于低功耗狀態(tài)，電源為一次性電池，電池壽命按照5年設(shè)計(jì)，測量量程根據(jù)實(shí)際情況確定。

2.3 電參數(shù)模塊

1）輸入信號：三相交流50/60Hz電壓、電流；輸入頻率：10～110Hz。電壓量程（相電壓）： 抽油機(jī)井500V，電泵井2500V。電流量程： 抽油機(jī)井100A，電泵井100A過載能力：1.4倍量程輸入可正確測量；瞬間（＜10周波）電流5倍，電壓3倍量程不損壞。

2.4 視頻傳輸設(shè)備

設(shè)計(jì)嵌入式、模塊化結(jié)構(gòu)，里邊增加了無線Modem，能自己工作，體積小，耗能小，可靠性比較好，可以和RTU一起傳輸視頻，也可以一體化獨(dú)立傳輸。前端采用DSP硬件編碼發(fā)送，后端采用軟件解碼接收。視頻質(zhì)量動態(tài)可調(diào)，D1：704×576 CIF：352×288 QCIF：176×144，最高分辨率達(dá)到D1。傳輸速度快，在EVDO網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，采用320x240分辨率傳輸彩色視頻最高可達(dá)30幀/秒。不光支持動態(tài)IP，也支持固定IP，能解析動態(tài)域名，多種觸發(fā)啟動模式。在發(fā)出報(bào)警信號的同時(shí)，也能通過短信發(fā)送到手機(jī)。支持標(biāo)準(zhǔn)RS485總線，支持多路工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的控制。支持雙向語音對講，LPC編碼，8KHz采樣率，16bit量化，麥克風(fēng)輸入-46～-3dBV，1KΩ。

3 安裝調(diào)試

3.1 抽油機(jī)監(jiān)控主機(jī)安裝

根據(jù)油田的情況，主機(jī)可以安裝在電控柜里、掛在電控柜外，也可以重新加工一個(gè)大小合適的不銹鋼機(jī)箱。如果另外配備機(jī)箱，在機(jī)箱內(nèi)安裝主機(jī)、接線排和電源開關(guān)，機(jī)箱的固定視現(xiàn)場情況而定，一般用膨脹螺絲固定在電控柜旁的水泥基座上，電源從電控柜的空氣開關(guān)上面一排接線槽接至主機(jī)，EDA9033的數(shù)據(jù)線和電源線一道通過軟穿線管連接到機(jī)箱。

3.2 載荷傳感器安裝

先卸載，在方卡子和懸繩器之間卡入或者套入載荷傳感器，再用方卡子壓緊載荷傳感器，再加載。

3.3 壓力傳感器安裝

先關(guān)閉閥門，裝上三通，再將壓力傳感器和原來的壓力表擰上，如果原來沒有壓力表，可直接將傳感器擰上，然后打開閥門。

3.4 溫度傳感器的安裝

溫度傳感器需根據(jù)現(xiàn)場條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般需要在油管上安裝盲管。

3.5 電泵井主機(jī)安裝

電泵井主機(jī)放在電泵室，EDA9033放在電控柜里，電源線和數(shù)據(jù)線接到主機(jī)上。

3.6 自噴井、氣井監(jiān)控主機(jī)安裝

自噴井主機(jī)由于全是無線傳感器，耗電很小，內(nèi)置干電池，使用壽命根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的頻度而定，采用太陽能供電能確保主機(jī)長期工作而不需更換電池（五年），太陽能機(jī)箱可以固定在自噴井氣井的工作臺頂部。

總結(jié)：工作人員搜集了很多數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了專業(yè)的分析，了解到了油井的過去和現(xiàn)在的使用情況。通過各種分析判斷，他們對油井的作業(yè)情況，如何讓油井的工作發(fā)揮的最好進(jìn)行了分析總結(jié)，分析出了如何減少設(shè)備磨損、如何降低耗電、如何增加產(chǎn)量。通過對動液面的自動計(jì)算來調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖次，從而讓泵工作在合理的沉沒度，減少抽空現(xiàn)象。這些都使工作人員的勞動時(shí)間大大減少，在環(huán)境惡劣的條件下可以不外出作業(yè)，不僅節(jié)約用電，更加提高了采油效率。

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The development and application of remote monitoring system of oil and gas wells

Chen Haibo
（Weihai Vocational College Weihai Shandong，264210）

Abstract：Oil and gas wells monitoring system is suitable for pumping wells，screw pump wells，pump wells，flowing well，gas lift wells，injection wells，the system through the pressure mounted on the measuring point sensors，temperature sensors，indicator terminals，electrical parameter module，flow meters，live audio video equipment to capture the various parameters that can automatically analyze the fluid level to intelligently adjust the pumping stroke frequency，so that the pump is in the best sinking degrees.All sensors are wireless-site，on-site no wiring，load sensors to obtain displacement by measuring the acceleration.

Keywords：system；Oil and Gas；monitor