淺析可編邏輯程控制器在氣井中的應(yīng)用

尤星 孟婉瑩 李蓉 王鐵柱 賈超(中石油長慶油田公司第三采氣廠,內(nèi)蒙 古鄂爾多斯 017300)

淺析可編邏輯程控制器在氣井中的應(yīng)用

尤星 孟婉瑩 李蓉 王鐵柱 賈超(中石油長慶油田公司第三采氣廠,內(nèi)蒙 古鄂爾多斯 017300)

開發(fā)出針對(duì)氣田的電子自動(dòng)巡井系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了井口生產(chǎn)數(shù)據(jù)、圖像遠(yuǎn)程自動(dòng)采集、氣井遠(yuǎn)程自動(dòng)開/關(guān)控制、單井智能投棒、自動(dòng)注劑等功能，極大地降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度，方便了現(xiàn)場管理和井口生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析。

可編程邏輯控制器;數(shù)據(jù)傳輸;智能控制

1 概述

我國氣井分布分散，地域廣闊，人員物資需求較大；加之天氣惡劣多變，造成人工上井作業(yè)巡護(hù)更加困難。因此，井場遠(yuǎn)程監(jiān)控和井口智能控制是實(shí)現(xiàn)氣井智能化生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率的重要技術(shù)。

可編程邏輯控制器是安裝在井場，用來采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)和控制氣井生產(chǎn)的電子設(shè)備，通過程序的設(shè)定可以實(shí)現(xiàn)單井的智能化生產(chǎn)。

2 T910型可編程邏輯控制器

軟硬件組成及技術(shù)指標(biāo)：

（1）T910系列可編程邏輯控制器是騰控科技研發(fā)的基于以太網(wǎng)通信的寬溫型以太網(wǎng)可編程控制器；

（2）每個(gè)串口都可以作為自由口編程，支持MODBUS RTU協(xié)議；

（3）可以通過編程實(shí)現(xiàn)PLC間、PLC與遠(yuǎn)程模塊間、PLC與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)共享。

（4）1個(gè)以太網(wǎng)口，支持MODBUS TCP協(xié)議，ENET協(xié)議；3個(gè)串口,2個(gè)RS232/RS485可選，1路RS485接口；8路16位AI；2路12位AO；12路DI,其中2路可作高速計(jì)數(shù)(100K)或者1路差分編碼器輸入；8路繼電器輸出。

3 可編程邏輯控制器在氣井中的應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)采集與傳輸

由于油氣田數(shù)字化程度的提高，我國大部分氣田基本實(shí)現(xiàn)井場、集氣站無人值守，并引進(jìn)電子巡井技術(shù)，提高了生產(chǎn)效率。可編程邏輯控制器最基本的功能就是采集和傳輸現(xiàn)場數(shù)據(jù)，為電子巡井、遠(yuǎn)程監(jiān)控提供依據(jù)。

井口安裝的可編程邏輯控制器能對(duì)井口油壓、套壓、流量、蓄電池電壓、截?cái)嚅y開關(guān)狀態(tài)等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并且將采集到的數(shù)據(jù)通過井口電臺(tái)、無線網(wǎng)橋等通信媒體，發(fā)送至站電臺(tái)、主橋等站內(nèi)電臺(tái)接收端，接收到的數(shù)據(jù)通過串口服務(wù)器傳輸至BB控制柜，再經(jīng)交換機(jī)傳輸至上位機(jī)。同時(shí)，井口可編程邏輯控制器接收命令信號(hào)，及時(shí)對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集或者相應(yīng)狀態(tài)進(jìn)行改變。

3.2 高低壓保護(hù)

開井油壓過高可能會(huì)造成管線超壓破裂，開井油壓過低干線天然氣回流，都達(dá)不到安全生產(chǎn)的效果。可編程邏輯控制器寫入高低壓保護(hù)程序，設(shè)定了高壓保護(hù)值和低壓保護(hù)值在氣井超壓或欠壓情況下，氣井自動(dòng)實(shí)現(xiàn)截?cái)嚅y的緊急關(guān)斷，并終止遠(yuǎn)程控制功能。

3.3 智能開關(guān)井

隨著氣井產(chǎn)能逐漸降低，部分氣井進(jìn)入間歇生產(chǎn)模式，需要通過關(guān)井來恢復(fù)地層能量。結(jié)合不同間歇井的生產(chǎn)狀況，可分為以下三種生產(chǎn)模式。

3.3.1 定壓生產(chǎn)模式

間歇?dú)饩谏a(chǎn)的過程中，氣井的開關(guān)井操作造成井口油壓發(fā)生變化，因此我們可以通過井口油壓的變化情況判斷出地層能量是否恢復(fù)，這種以間歇?dú)饩蛪簛頉Q定間歇?dú)饩欠襁M(jìn)行生產(chǎn)的模式稱為定壓控制模式。

3.3.2 定時(shí)生產(chǎn)模式

根據(jù)間歇?dú)饩纳a(chǎn)情況，開關(guān)井時(shí)間長短也可以作為決定間歇?dú)饩a(chǎn)的一個(gè)判斷因素，這種以間歇?dú)饩刻煨枰_關(guān)井的時(shí)長來決定間歇?dú)饩欠襁M(jìn)行生產(chǎn)的模式稱為定時(shí)控制模式。可以根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)部分間歇?dú)饩O(shè)定開井時(shí)長和關(guān)井時(shí)長。

3.3.3 混合生產(chǎn)模式

為了兼顧開關(guān)井不過于頻繁和保證間歇井的利用率和開井時(shí)率，可將井口油壓和開關(guān)井時(shí)間都作為間歇井是否具備生產(chǎn)條件的考慮因素，這種模式叫做混合控制模式。

3.4 定時(shí)拍照

使用T910井口可編程邏輯控制器后，井場攝像頭供電改為日常停機(jī)，拍照時(shí)進(jìn)行供電。

3.5 蓄電池低壓保護(hù)

將井口蓄電池電壓接入井口可編程邏輯中，當(dāng)蓄電池電壓低于設(shè)定的保護(hù)電壓時(shí)，控制模式將切換至“手動(dòng)模式”，減少供電量，達(dá)到保護(hù)蓄電池的作用。

3.6 可編程邏輯控制器在排水采氣中的應(yīng)用

對(duì)于攜液量較大的氣井，排水采氣是一項(xiàng)重要的提產(chǎn)技術(shù)，而自動(dòng)投棒和自動(dòng)注劑是實(shí)現(xiàn)智能化排水采氣應(yīng)用最為廣泛的方法。

3.6.1 自動(dòng)投棒

當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定投棒時(shí)間，可編程邏輯控制器發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，自動(dòng)投棒設(shè)備的PLC控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)藥棒管到出口位置。

3.6.2 自動(dòng)注劑

井口智能注劑設(shè)備通過太陽能電池板給蓄電池供電，邏輯可編程控制器控制在到達(dá)注劑時(shí)間發(fā)出啟泵信號(hào)，電機(jī)開始自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)柱塞泵運(yùn)轉(zhuǎn)，將泡排劑加壓后注入油套環(huán)空。

4 結(jié)語

（1）T910井口可編程邏輯控制器采集和傳輸井場數(shù)據(jù)，并接受命令對(duì)井場數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢或者對(duì)閥門狀態(tài)進(jìn)行改變。實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控和電子巡井功能，在很大程度上減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。

（2）T910井口可編程邏輯控制器具有邏輯可編程功能，許多復(fù)雜功能通過程序自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，達(dá)到了智能控制的目的，減少了人工操作量，提高氣井的有效生產(chǎn)率。

（3）把可編程邏輯控制器安裝在井口，可實(shí)現(xiàn)“就地控制+遠(yuǎn)程管理”模式，強(qiáng)化智能控制的穩(wěn)定性。

[1]李戰(zhàn)平,魯艷峰.長北氣田氣井井口控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].自動(dòng)化儀表,2008,29(3):44-46.

[2]騰控科技，T910型可編程邏輯控制器使用說明書.

尤星（1990-），女，漢族，四川南充人，助理工程師，主要從事天然氣生產(chǎn)工作。