無線儀表與RPC無縫接入技術的研究與應用

郭振杰，朱 蕾，吉世東，李常柱

（新疆油田公司石西油田作業區，新疆克拉瑪依 834000）

無線儀表與RPC無縫接入技術的研究與應用

郭振杰，朱 蕾，吉世東，李常柱

（新疆油田公司石西油田作業區，新疆克拉瑪依 834000）

使用無線儀表，實現數據的無線和數字化傳輸，再通過一個無線多路信號接收器接入控制器，無需電纜敷設，不需防爆撓管，安裝拆卸方便，節省了相關的材料費用、施工費用和維護費用，減輕了維護工作量，提高了數據采集效率。

無線儀表；技術；研究與應用

Abstract：The use of wireless instrumentation to achieve wireless and digital data transmission，and then through a wireless multi-channel signal receiver access controller，no cable laying，no need to use explosion-proof flexible tube，easy installation and disassembly，saving the relevant materials Costs，construction costs and maintenance costs，save maintenance workload，improve data collection efficiency.

Key words：wireless instrumentation；technology；research and application

1 概述

目前油田自動化智能儀表采用電纜（有線）進行信號傳輸，敷設大量的電纜，隨著使用年限的增長，線路故障越來越多。后期自動化改造或升級（例如自噴轉抽，抽轉自噴，工藝改造等）需要重新布線，工作量很大，還造成浪費。如果采用無線儀表可以有效消除這些隱患，無需布儀表電纜線，能節省大量的投資成本和維護成本，縮短投產周期，通過這些無線變送器可以很方便地升級井口有線儀表，實現無縫接入現有的井口自動化系統。

2 有線數據采集存在的問題

2.1 抽油機控制器方面

模擬量輸入模塊故障率相對較多，成本高，開關量輸入輸出故障率低。如ECHO5302的E304調理模塊和5501模擬量輸入模塊故障率高。ECHO5303的數據采集模塊E108經常需要上下電，才能恢復數據采集。

2.2 現場儀表方面

由于使用的是有線壓力變送器、溫度變送器、負荷傳感器，每年因為修井作業需要來回拆線、接線，造成了很大工作量。由于安裝的環境惡劣，油水從防爆繞性管接頭處進入壓力變送器電路板，造成儀表損壞，不但影響數據采集還增加生產成本。隨著使用年限的增長，線路腐蝕嚴重。由于使用有線負荷傳感器，信號線懸掛，一旦刮風，或者固定不好，負荷傳感器線掛住采油樹而拉斷的故障較為頻繁。負荷傳感器接頭處密封不嚴，經常進水，造成負荷失真，還容易造成負荷傳感器損壞。同時電纜短路故障，也容易造成控制器內的模塊通道燒毀，存在線路破損，造成信號干擾。

3 無線技術數據采集的特點

油井井口自動化需要采集載荷、回壓、套壓、溫度等油井數據。以往的井口自動化系統都是采用有線儀表采集方式，存在施工布線比較困難、防爆撓型管接口容易進水產生漂移甚至造成儀表損壞、修井維護容易造成線路損壞、載荷外掛線容易掛斷等缺點，如果采用無線儀表可以有效消除這些隱患。

無線儀表包括壓力變送器、載荷變送器、溫度變送器等。

通過這些變送器可以很方便地實現無縫接入現有的井口自動化系統。電流接入方式是接收模塊在接收到變送器發送來的數據以后，還原成4～20mA電流信號，然后直接輸入到抽油機控制器原來的模擬量輸入模塊。不用更改以前有線儀表方式的任何設定，只需要將輸出電流通道對應接入以前有線儀表通道即可實現無縫接入，因此可以很方便地升級現有的RTU控制器。

4 無線儀表應用方案

4.1 無線儀表技術原理

石西油田自動化1998年以來陸續投產，目前石西區塊大部分抽油井使用的為美國BAKER CAC 公司生產的BAKER 8800抽油機控制器，此產品為20世紀90年代初期產品，目前廠家已經不存在。石南油田、石西油田（11#站，12#站）抽油井使用的為北京安控公司第一代抽油機控制器ECHO5302，莫北油田使用的是北京安控公司第二代抽油機控制器ECHO5303，石西區塊的自噴井使用的為CAC公司的EXS1000控制器。

針對石西油田目前使用情況，2008年6月無線儀表在石西（SH2224）抽油機井口進行安裝試驗：一是拆除現裝的油壓、套壓變送器、熱電阻，換成無線壓力變送器和溫度變送器。摘除負荷傳感器線，安裝無線負荷變送器。二是拆除ECHO5302控制器內部的E304和5501模塊，安裝帶顯示的無線接收模塊。無線接收模塊把壓力、溫度、負荷信號通過E202串口擴展模塊直接進入MICRO16的寄存器。或者不拆除5501模擬量輸入模塊，使用帶4-20mA輸出的無線接收模塊，把信號直接接入5501模擬量輸入模塊，實現數據的無線和數字化傳輸。

4.2 主要試驗內容和結果

使用無線智能儀表與石西油田作業區現有的或新建設的自動化遠程控制單元在技術上實現無縫的接入。只要數據采集正常，通過電壓值即可在沙漠里驗證高低溫環境下，無線智能儀表可靠性、穩定性。

無線儀表載荷電壓使用太陽能供電白天日照充足，電量足，夜晚沒有日照使用儲存供電，日夜或氣溫變化電壓浮動較大。回壓、套壓的電壓是使用無線儀表自帶的電池供電電池可以使用10年，所以電壓比較穩定。

在半年的試驗過程中無線儀表工作穩定，數據準確能夠滿足油田的生產要求。

5 結論

以前基本所有的油田自動化都采用的有線儀表。而使用無線儀表相當方便，無需布儀表電纜線，能節省大量的投資成本和維護成本，縮短投產周期，保證油田安全生產。由于無線壓力變送器、溫度變送器、負荷變送器不需要接線，投產以后將大大減少故障發生，提高數據采收率，減小維護工作量。

[1] 徐茜亮，王維.基于WiFi的漫游切換無縫接入技術研究[J].工礦自動化，2011，37（2）：6-8.

Research and Application of Wireless Instrument and RPC Seamless Access Technology

Guo Zhen-jie，Zhu Lei，Ji Shi-dong，Li Chang-zhu

TP273；TN925.93

B

1003–6490（2017）09–0047–01

2017–06–20

郭振杰（1981—），男，河南安陽人，工程師，主要從事油氣田開發工作。