淺談油田單井注水數字化建設

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控制系統中采用PLC控制、GPRS無線網絡通訊傳輸、遠程計算機集中控制，達到油田單井注水無人值守控制系統。由于單井注水站分布點多、距離遠，偏僻且分散，注水設備的操作及管理都需要人工完成。不能保證注水工藝的實時性與準確性，同時也不利于油田數字化進程發展。設計集信號采集、處理、傳輸、管理為一體的自動化單井注水控制系統，具有一定的推廣價值。

關鍵詞：單井注水 無人值守 GPRS

中圖分類號：TE32 文獻標識碼：A 文章編號：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

隨著國內油田大力開采，出油率下降，在許多地區油田屬復雜小斷塊油藏，開發中得不到有效的能量補給，為了提高采油率，油田不得不對油層進行高壓注水。我國部分油井分布比較分散，規模化差，為了保證采油量，單井注水成為常態。對于單井值守的操作人員有很大的生活及作業難度。單人單井，注水站離生活區遙遠且偏僻，很多站的生活用水都是問題。如何將分散性單井注水變成集中化、自動化、人性化；做到運行、控制、管理，遠程無人值守，成為我們有待解決的一個重要問題。

1 總體方案

油田單井注水無人值守系統由PLC現場控制系統、GPRS網絡傳輸系統、遠程監控系統這三方面組成。總體結構如圖2

2 PLC現場控制系統的組成

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

（2）主要功能：西門子440變頻器拖動注水泵變頻電機，通過PLC控制指令來啟動、調節注水泵，來調整注水系統的壓力和注水流量。現場的注水壓力、溫度、流量、頻率等模擬量通過EM235模塊將模擬量轉轉為數字量傳輸到PLC控制模塊，通過GPRS無線傳輸到遠程控制中心。控制系統分為遠程/就地兩種操作模式。現場控制柜設置就地操作按鈕及參數儀表，便于調試階段對現場設備進行控制操作及數據觀察。調試完成后可通過切換開關切換到遠程控制模式，實現自動無人值守狀態

3 GPRS網絡通訊系統

單井注水泵站與遠程控制中心通訊采用GPRS無線通訊，注水分站PLC將控制數據及運行參數統一處理后，通過GPRS DTU無線終端將數據傳輸到遠程主控PLC上綜合觀測，集中分部處理。GPRS傳輸數據傳輸由主控站GRM200G模塊、從站PLC模塊、SIM卡及移動GPRS運行通道。還可以借助短信或電話的形式，實現PLC的遠程短信控制，短信查詢和短信報警。

實際工程中，注水流量、壓力、溫度等傳感器于控制機房距離較遠，鋪設電纜成本極高，通過遠程無線GPRS數據采集系統，可極大地節約系統的施工成本，降低系統的維護費用。這種通訊方式具有覆蓋廣，傳輸速度快及組網成本和運行費用低的特點。

4 遠程監控系統

遠程監控系統由聯網監控計算機來實現，連接因特網并安裝OPC SERVER會自動從控制服務器獲取數據。組態軟件通過OPC窗口，可檢測和控制PLC運行，并記錄歷史報警和歷史數據等運行參數，來控制就地運行的注水設備。

組態畫面：運行數據顯示畫面、實時運行曲線畫面、設備啟停控制畫面、故障報警畫面、報表輸出畫面。

實時運行控制：注水泵的啟動/停止；電機風扇的啟動/停止；潤滑油泵的啟動/停止；出口閥門的開/關；

運行狀態：注水泵運行指示；電機風扇運行指示；潤滑油泵運行指示；出口閥門的開關狀態指示；電流顯示；電壓顯示；出口壓力顯示；入口壓力顯示；潤滑油壓顯示；潤滑油溫顯示；輸出頻率顯示；出口瞬時流量顯示；出口累計流量顯示。

故障報警狀態：注水泵故障指示；電機風扇故障指示；潤滑油泵的故障指示；出口壓力高報警狀態；入口壓力低報警狀態；潤滑油溫高報警狀態；變頻故障報警狀態；

實時曲線顯示：對注水泵排出壓力、流量與時間的對應曲線。可直觀觀察出設備的運行狀態和注水工藝參數是否相互對應。

報表輸出畫面：對每日的運行數據進行自動打印輸出，便于存檔。

5 結語

GPRS無線網絡單井注水泵站自動控制系統，以油田數字化為設計方針、人性化的設計理念、單井分散布置，集中控制。我國目前已在青海、吐哈等油田投入運行。整套系統對各單井的注水狀態、運行參數實時反饋給控制中心，提高了生產效率、降低工人的勞動強度、提升了油田的數字化、自動化進程。

參考文獻

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