基于窄帶物聯網技術的遠傳壓力變送器在大牛地氣田的試驗效果評價

王子雨 徐嘉 崔夢迪 潘俊宏

1. 中國石化華北油氣分公司采氣一廠 河南 鄭州 450000；

2. 中國石油長慶油田分公司采油十二廠 陜西 西安 710021

1 試驗背景

大牛地氣田地處陜蒙交界鄂爾多斯盆地北部，位于毛烏素沙地東部，地形主要為沙地和沙丘。氣田開發始于2003年，其中75%以上的氣井投產時間超過10年。建產初期，由于信息化基礎設施的局限性及成本控制，氣井井口壓力及溫度等參數均采用機械壓力表、玻璃溫度計等測量儀器進行采集，通過原始的人工抄錄方式進行錄取，數據錄入工作的效率低且缺乏連續性，同時由于井位分布分散，巡檢工作耗費的成本不斷增加，亟須對氣井數據的錄取方式進行信息化改革。

窄帶物聯網（Narrow Band Internet of Things, NB-IoT）技術構建于蜂窩網絡，只消耗約180kHz的帶寬，支持低功耗設備在廣域網的蜂窩數據連接，可直接部署于GSM網絡、UMTS網絡或LTE網絡，可實現低成本平滑升級[1]。目前NB遠傳技術已與多個行業的儀器儀表設備相結合，并形成了較為成熟的遠傳智能壓力、溫度變送器產品，且由于變送器低功耗的設備特性，可通過自身攜帶電池供電，正常的數據傳輸功能下，電池壽命可達3-5年，基本滿足了大牛地氣田井口數據信息化改造的硬件設備要求。

2 試驗設計

2.1 網絡信號覆蓋情況評估試驗設計

選取大牛地氣田采氣管理一區為信息化改造試驗區塊，對試驗區塊內所有單井井場的NB信號進行測試普查，根據測試結果對試驗區推廣使用NB遠傳儀表的信號覆蓋基礎情況進行評估。

2.2 井口數據遠傳單井試驗設計

根據現場NB信號覆蓋情況，選取NB信號質量良好以上的單井，同時優選NB遠傳壓力、溫度變送器，進行井口數據遠傳單井應用效果評價試驗。壓力、溫度遠傳變送器應滿足以下應用要求：①壓力、溫度量程范圍包含井口所能達到的極限情況；②過程接口可根據井口采氣樹取壓考克類型進行定制；③遠傳變送器自帶電源，電源電壓應在安全電壓要求范圍內；④測量適用環境為天然氣與地層水混合流體；⑤傳輸網絡為NBIoT，且數據傳輸最小周期應小于60min，并能隨時滿足加密傳輸的數據監測需求。

根據現場應用需求，優選福建上潤精密儀器有限公司的362系列智能遠傳壓力、溫度一體化變送器進行單井數據遠傳試驗。

3 試驗情況及效果評價

3.1 試驗區NB網絡信號覆蓋情況測試結果

使用D5200型智能NB網絡測試儀對大牛地氣田試驗區塊276口單井井場的電信公司NB網絡信號進行實地測量和記錄，結果顯示：269口單井井場的電信NB信號駐網成功，信號覆蓋率達到97.4%；信號質量達到良好以上的井數為223口，占總井數的80.8%。

3.2 單井試驗情況及效果評價

（1）單井試驗情況。根據NB網絡信號測試結果，優選信號質量為優的D1-1-112井進行數據遠傳單井試驗。該井于2020年1月14日完成井口遠傳溫度、壓力一體化變送器儀表的安裝及參數的設定和調試，開啟了井口油管壓力、溫度的實時遠傳功能，至目前運行時間超過165天，累計成功傳輸井口壓力、溫度數據4339條，整體運行平穩，在較短的數據傳輸周期內實現了井口壓力、溫度數據的實時遠傳。

（2）環境適用性評價。單井井口數據NB遠傳試驗過程中，整體的環境適用性良好。在經過1-3月冬季極寒溫度條件下，正常的運行時率達到90%以上，其中非正常運行情況存在于：1月20日至2月10日之間的部分日期最低溫度下降到-20℃以下，試驗儀表為保證長期的電池使用壽命，開啟了電池保護功能，即暫時關閉了能耗較大的數據遠傳功能，僅保留現場數據采集及存儲功能，待最低氣溫恢復至-20℃以上后，可通過平臺遠程開啟儀表的數據遠傳功能，同時儀表能將遠傳功能關閉期間存儲的參數數據補發至云平臺，保證了數據錄取的連續性。

（3）經濟效果評價。通過實現井口壓力、溫度數據的遠程傳輸，減少了巡檢需求，降低了人工巡井成本。以試驗井D1-1-112井為例，按照前期3天1次的單井巡井周期需求計算，安裝井口溫壓遠傳儀表后，試驗井每周期可減少巡井車輛12km的巡井里程（巡井車平均百公里油耗為15L，92#汽油0.82元/L），折合成1天的油耗成本約為0.5元，同時加上定期巡檢的人工成本120元/天，升級為NB遠傳儀表進行井口數據錄取，單口井每日節省成本120.5元。按照每塊NB遠傳儀表2000元的市場價格，單口井需安裝油壓、套壓兩塊儀表，即初期投資費用4000元，僅需34天即可收回初期投資成本。

4 結束語

（1）通過對大牛地氣田信息化改造試驗區單井井場的NB網絡信號覆蓋情況進行測試普查，信號覆蓋率達到97.4%，且信號質量達到良好以上的井數達到80.8%。可以在試驗區推廣應用基于窄帶物聯網（NB-IoT）技術的遠傳壓力變送器進行氣井數據錄取方式信息化改造[2]。

（2）通過井口壓力、溫度數據遠傳的單井試驗效果評價，當前市場上已經形成了較為成熟的遠傳智能壓力、溫度變送器儀表及配套平臺產品，且儀表的現場環境適用性及平臺的功能多樣性均可以較好地滿足試驗區塊數據錄取信息化改造的應用需求。

（3）通過對井口數據錄取方式進行NB遠傳儀表的信息化改造后，在提高數據錄取效率和質量的同時，能夠較大的縮減人工巡檢成本，具有一定的經濟效益。