韓光 韓凌 薛廣超

[摘 要]油田生產(chǎn)遠程無線計量系統(tǒng)是指通過傳感、射頻、通訊等技術(shù)，對油田計量生產(chǎn)單元進行全面感知，實現(xiàn)油井計量數(shù)據(jù)自動采集和計量裝置遠程控制以及對油井生產(chǎn)運行狀況監(jiān)控和管理的目標。本文以新疆風城油田為例，結(jié)合業(yè)務(wù)需求，設(shè)計研發(fā)了油田生產(chǎn)遠程無線計量系統(tǒng)，該系統(tǒng)的應(yīng)用，有效降低了油井計量設(shè)備的投資成本及后期運維費用，降低員工勞動強度，提升了精細管理水平。

[關(guān)鍵詞]遠程無線計量系統(tǒng)；RTU；油田生產(chǎn)

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.04.051

[中圖分類號]TE977 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2016）04-00-02

0 引 言

新疆油田風城油田作業(yè)區(qū)共有352座計量管匯，擔負著稠油精確計量的重任。計量數(shù)據(jù)的正確性直接影響作業(yè)區(qū)原油產(chǎn)量的準確統(tǒng)計以及對油井的精細調(diào)控，因此計量管匯數(shù)據(jù)的傳輸起著至關(guān)重要的作用。目前，計量數(shù)據(jù)的傳輸均通過埋在地下的傳輸線纜進行通信。鹽堿腐蝕、線纜老化、搶險意外都可能造成傳輸線纜的斷裂，進而造成無法計量。據(jù)統(tǒng)計，每年因這些原因造成的計量中斷都達幾十次。為了切實改善這種情況，提高計量單元的自動化程度，保障計量系統(tǒng)的高效運行，設(shè)計研發(fā)遠程無線計量系統(tǒng)已勢在必行。同時，也為后續(xù)新疆油田開展遠程無線計量系統(tǒng)推廣工作提供借鑒。

1 遠程無線計量系統(tǒng)設(shè)計

1.1 總體架構(gòu)

無線計量系統(tǒng)是基于計量RTU（從站）控制并與接轉(zhuǎn)站通信RTU（主站）通過ZigBee方式進行數(shù)據(jù)的交互，實現(xiàn)計量參數(shù)設(shè)定、自動計量、歷史數(shù)據(jù)存儲的全新計量方式。無線計量控制系統(tǒng)由3部分組成，即計量裝置與計量RTU、通信RTU與接轉(zhuǎn)站監(jiān)控部分、SCADA系統(tǒng)監(jiān)控部分，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

1.2 計量裝置及計量RTU

計量裝置為多通閥和稱重計量儀，多通閥和稱重計量儀信號以有線方式接入計量RTU。多通閥接入計量RTU共有5路信號，4路為多通閥閥位反饋（DI），1路為閥位控制（DO），其中閥位控制由繼電器控制電控箱內(nèi)交流接觸器從而控制多通閥實現(xiàn)倒井。稱重計量儀共兩路信號接入RTU，兩路為稱量斗左右位。

計量RTU控制器采集多通閥，稱重儀信號，通過運算實現(xiàn)自動倒井計量、計量參數(shù)設(shè)置及存儲、計量產(chǎn)量發(fā)布等功能。

1.3 通信RTU及接轉(zhuǎn)站監(jiān)控

通信RTU控制器通過ZigBee方式與多個計量RTU通信。觸摸屏與通信RTU以RS485方式通過Modbus RTU協(xié)議進行通訊，操作人員通過觸摸屏可實現(xiàn)計量參數(shù)設(shè)置及讀取、啟停計量、排序設(shè)置與計量時間設(shè)置等。計量RTU發(fā)布計量產(chǎn)量后由觸摸屏保存歷史數(shù)據(jù)（15天），并可進行精確查詢，如圖2所示。

通信RTU利用已建有線網(wǎng)絡(luò)通過Modbus TCP協(xié)議將數(shù)據(jù)上傳至SCADA系統(tǒng)，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

1.4 SCADA系統(tǒng)監(jiān)控

通過SCADA系統(tǒng)自動計量界面可實現(xiàn)接轉(zhuǎn)站、計量管匯自由切換，對選定的計量管匯，可查看并修改計量RTU中已存儲的“自動排序”計量設(shè)置，包括各個管匯的排序、罐次、時間、定時/定次等參數(shù)，還可以遠程啟動或停止計量。如圖3所示。

另外，通過SCADA系統(tǒng)計量結(jié)果查詢界面，可按區(qū)塊、站號以下拉框方式對顯示的計量結(jié)果進行篩選，也可通過計量開始時間對計量結(jié)果進行篩選，顯示指定時間內(nèi)的計量結(jié)果。如圖4所示。

2 應(yīng)用效果

新疆風城油田作業(yè)區(qū)采用遠程無線計量系統(tǒng)以來，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，實現(xiàn)了計量數(shù)據(jù)集中監(jiān)控、計量遠程啟停、數(shù)據(jù)自動上傳和裝置故障報警等功能，有效降低員工勞動強度，提高了油田計量自動化應(yīng)用水平和管理水平，達到“裝置可靠、運行平穩(wěn)、計量準確、交油合格”的目標，具有廣泛推廣價值。