油氣水井遠程監控系統開發與應用

陳海波（威海職業學院，山東威海，264210）

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油氣水井遠程監控系統開發與應用

陳海波
（威海職業學院，山東威海，264210）

摘要：油氣水井監控系統適用于抽油機井、螺桿泵井、電泵井、自噴井、氣舉井、注水井，該系統通過安裝在個測量點上的壓力傳感器、溫度傳感器、示功終端、電參數模塊、流量計、現場音頻視頻設備等采集到各參數，可以自動分析動液面來智能調節抽油機的沖次，從而使泵處于最佳沉沒度。現場的所有傳感器都是無線的，現場不需布線，載荷傳感器通過測量加速度來獲取位移。

關鍵詞：系統；油氣；監控

0 引言

該系統技術先進、穩定可靠、數據準確、體積小巧、安裝維護方便，獲多項國家專利，目前代表我國該類產品的最高水平，在國際上處于先進水平。該系統符合中國石油A11項目規范要求，可適應各油田的企業標準。

1 系統介紹

這個系統是三個部分組成的，包括通信系統、監控中心和井口設備：監控中心由數據接收器、數據收發程序、數據庫、WEB發布系統等組成；通信系統是利用的公共信息平臺，一般只需考慮SIM卡和產生的流量，每月向移動公司交通信費；一個主機和多個測量傳感器組成了前端設備，每隔一段時間，傳感器就會采集數據，以無線方式向主機發送數據，主機接收數據后按照通信協議將數據打包封裝，按照一定間隔周期以GPRS網絡的方式，向監控中心的固定的IP發送數據。后臺軟件接收到數據后，將數據按照各種計算公式或者算法解析成可讀數據或繪制圖表，并保存在數據庫里，對于某些信息，可以發送到指定的手機上。電信運營商提供的無線數據通信業務，包括GPRS，CDMA和3G，他的信號覆蓋范圍很廣。要想實現現場設備到監控中心無距離的數據傳送，只需要在設備上安裝一個電信運營商給你辦理的SIM卡就可以了。GPRS和CDMA可以實現遠程圖片監控，對于連續的視頻，一個信道的信號還顯不足，隨著3G的發展，為油井的視頻監控提供了方便。

本系統的RTU可以接GPRS、CMDA、3G、數傳電臺、光端機等。

2 系統功能

根據功圖等參數自動計算動液面，根據動液面的變化來自動調節沖次。定時或隨即采集功圖、電流、電壓、頻率、壓力、溫度等參數，最多可以接45路模擬量。遠程啟停采油設備。根據功圖等參數計算單井的產量。工作時率統計、用電量統計、根據采集的現場數據自動生成各種報表。數據保存和查詢。根據設定的條件產生聲光報警。遠程拍照、遠程視頻，默認10分鐘拍一張照片，時間間隔可調。含水、密度、產量實時精確測量等功能。

油井井場要監控的數據有很多，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。有些監控系統相當傳統，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，時間一長，電線很容易就老化了，故障一個接一個，很難解決，很容易被雷劈，使主機很不穩定。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控主機通信。

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間。方卡子和懸繩器是這個單元安裝的地方，在搜集到某些參數的時候，通過無線傳感器和RTU傳遞數據。量程有大有小，其中最大量程約為250KN。這個設備能跟主機一塊應用，搜集的數據顯示在主機上，也能用GPRS的方式向監控中心傳遞數據。

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發送到互聯網。微功耗編程技術，使設備處于低功耗狀態，電源為一次性電池，電池壽命按照5年設計，測量量程根據實際情況確定。

2.3 電參數模塊

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）： 抽油機井500V，電泵井2500V。電流量程： 抽油機井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 視頻傳輸設備

設計嵌入式、模塊化結構，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，也可以一體化獨立傳輸。前端采用DSP硬件編碼發送，后端采用軟件解碼接收。視頻質量動態可調，D1：704×576 CIF：352×288 QCIF：176×144，最高分辨率達到D1。傳輸速度快，在EVDO網絡環境下，采用320x240分辨率傳輸彩色視頻最高可達30幀/秒。不光支持動態IP，也支持固定IP，能解析動態域名，多種觸發啟動模式。在發出報警信號的同時，也能通過短信發送到手機。支持標準RS485總線，支持多路工業標準的控制。支持雙向語音對講，LPC編碼，8KHz采樣率，16bit量化，麥克風輸入-46～-3dBV，1KΩ。

3 安裝調試

3.1 抽油機監控主機安裝

根據油田的情況，主機可以安裝在電控柜里、掛在電控柜外，也可以重新加工一個大小合適的不銹鋼機箱。如果另外配備機箱，在機箱內安裝主機、接線排和電源開關，機箱的固定視現場情況而定，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上面一排接線槽接至主機，EDA9033的數據線和電源線一道通過軟穿線管連接到機箱。

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

溫度傳感器需根據現場條件進行設計，一般需要在油管上安裝盲管。

3.5 電泵井主機安裝

電泵井主機放在電泵室，EDA9033放在電控柜里，電源線和數據線接到主機上。

3.6 自噴井、氣井監控主機安裝

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

總結：工作人員搜集了很多數據，并進行了專業的分析，了解到了油井的過去和現在的使用情況。通過各種分析判斷，他們對油井的作業情況，如何讓油井的工作發揮的最好進行了分析總結，分析出了如何減少設備磨損、如何降低耗電、如何增加產量。通過對動液面的自動計算來調節抽油機的沖次，從而讓泵工作在合理的沉沒度，減少抽空現象。這些都使工作人員的勞動時間大大減少，在環境惡劣的條件下可以不外出作業，不僅節約用電，更加提高了采油效率。

參考文獻

［1］王權；大慶油田有限責任公司數字油田模式與發展戰略研究［D］；天津大學；2003 年

［2］陳安.油井檢泵率影響因素分析［J］. 中國石油和化工標準與質量， 2011（04）.

［3］李華，馬穎.應用電子技術專業課程體系改革初探［J］.中國電力教育，2009（19）.

［4］王權.解析石油行業信息化［J］.數字化工，2004（12）：5-7.

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