油井數據采集遠程監控方案的探索與實施

摘 要：對油井運行數據進行采集的主要目的，是將其轉化為可遠程傳輸的電信號，以便在監控中心對油井的運行狀況進行實時監控，它作為油井生產的一個信息管理平臺，能使生產管理人員隨時、準確、全方位地掌握油井運行狀況，為生產管理決策提供依據。

關健詞：油井生產 數據采集 遠程監控

中圖分類號：TP212文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（b）-0092-01

通過前期對現有市場上的數據采集產品調研，從運行環境條件要求、使用難易程度、運行可靠性、使用壽命等方面綜合考慮，并對現有國內外同類產品進行分析、對比，發現沒有一家產品能夠完全滿足我地區使用需求。如：有的測控箱密封不好，沙塵容易侵入；有的元器件為稀有型號，出現問題很難調換；有的使用起來比較復雜；還有的在高溫環境下運行不穩定……等等。

在油井數據遠程傳輸方面，可利用我公司現有的覆蓋整個遼河油田通信網絡資源；在集中監控方面，市面上已有基本定型的設備。綜上所述，公司把該項目研發的主攻方向放在數據采集板的研制上。

1 確定數據采集板基本功能

通過實地調研及考慮通信要求，油井數據采集板應該具備以下功能：

（1）實現對電機的交流電壓、交流電流、有功功率、無功功率、頻率、日用電量的測量；對油井停機、電壓過壓、欠壓、電流過流、欠流、缺相、井口油壓或套壓過高、過低、載荷過高、過低等異常情況檢測報警；

（2）提供4～16個接口，兩線制常供電方式，用于負荷、位移、油壓、井口溫度、流量等傳感器的接入；

（3）提供6～16個接口，用于接入紅外傳感器、門磁開關、位置開關等信號；

（4）提供4個控制繼電器輸出的通道；

（5）提供DC24V/1A的輸出電源；

（6）具有128K采集數據存儲器；

（7）提供實時采集數據，包括傳感器模擬量、開關量、三相電流和電壓、采油周期的旋點載荷曲線和電流曲線；

（8）具有數據統計功能，包括每小時的最大值、最小值、平均值等，可以保存最近3次的示功圖、電流圖以及2d的統計數據；

（9）提供3000個采樣點、2個采油周期的抽油機示功圖和電流圖；

（10）具有看門狗功能；

（11）電源、運行和串口收發指示；

（12）具有1個RS232/RS485接口，實現與監控中心之間通信；

（13）具有1個RS232接口，用于本地配置和調試；

（14）具有標準的通信協議及接口，便于數據交換；

（15）測控箱具有防塵、防雨、防盜、防沖擊功能，元器件易于安裝調試。

2 樣機設計及測試

根據功能設計要求，我們先用PROTEL99設計出電子圖版，再用KEIL7.02模擬芯片運行測試，無誤后再購買元器件安裝，其中：中央處理芯片采用：MSP430F149；通信芯片采用：RW-232/485；看門狗芯片采用：MAX817L。元器件在測控箱安裝如圖1示：

安裝完成后，我們模擬在高溫、低溫、強沙塵、水霧、強電磁干擾等環境，進行了為期2周的樣機測試，測試結果表明：采集板系統、測控箱運行可靠穩定。經申請取得了國際CE、FC標準認證，并及時進行了產品商標注冊。

3 產品配套驅動程序開發

采集數據通過上位機組態軟件進行處理和顯示，對通信協議有特定要求的設備，我們根據自己產品的通信協議、利用組態軟件提供的接口函數和輸入輸出類庫，編寫Ioapi中的代碼，用來控制I/O設備，初步完成了監控軟件的框架結構，最后對研發的數據采集板進行聯機調試。

為將現場采集的大量數據進行統計、分析、顯示，以實現采油過程控制，我們開發了適合生產調度需要的諸如：指揮監控、井口掃描、編制報表、數據分析、數據通信等專門的軟件，由油機井場、采油單位、監控中心組成三級自動化監控系統。每口井具有其自己的識別特征，能自動進行數據傳輸、檢查錯誤；下級機能自動進行數據、圖像的實時采集和實時控制；上級機能自動收集遠程井口傳輸來的數據，實行集中處理、動態顯示和遠程控制；在油時運行中出現異常情況時，可自動進行短信、語音、電話等報警。

4 油井數據采集板實地試用

我們在金馬油田洼15站進行實驗，研究制定了詳細的施工方案。

大隊和采油站監控終端用戶利用McWiLL系統連接、登錄到WEB服務器，廠級機關辦公樓內的局域網用戶通過光纖網絡相連、登錄到WEB服務器，在監控終端對抽油機電壓、電流、功率等參數進行測量，對油井油壓、套壓、井口溫度等參數進行了測量，對抽油機停機、電壓、電流、井口油壓等異常報警情況進行了查詢；對電機有功功率、無功功率、功率因數、日用電量等參數進行了查看，對油井遙控啟停功能進行了測驗。

將上述實驗測試結果與油機實際運行情況進行對照，經效果評估證實，基本上滿足預先的設計要求。

該系統對采油電機功率、電流、電壓和采油油管內油壓等參數具有實時監視功能、對功率等指標實時趨勢圖、歷史趨勢圖有分析顯示功能，各級監控終端機用戶可通過查閱瀏覽器，來隨時掌握油井各種運行參數，便于快速地進行生產分析、實行遠程監控與管理。

5 結語

采油行業生產的普遍特點是油井比較分散，如光靠人工實地巡查來管理油井，存在用工成本多、勞動強度大、工作效率低等缺點，所以，對油井實行信息化、自動化的遠程集中監控是一個必然發展趨勢。

參考文獻

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