適用于小產量井的低成本無線數據采集系統

1.目的

近年來，中國石油西南油氣田公司川西北氣礦（以下簡稱氣礦）通過信息化手段提高氣田數字化、自動化水平，促進組織架構變革、流程優化和降本增效。通過實施信息化、物聯網等項目，生產場站數字化覆蓋率已達93%，但由于傳統數字化建設方案在經濟效益、建設周期等方面所存在的不足，延緩了氣礦數字化氣田建設推進的步伐，“中心站+無人值守井”管理模式及“油公司”模式數字化轉型難以落地。因此亟待摸索出一套適用于小產量井、偏遠閥室、偏遠計量點且經濟可靠的數字化建設新模式，以全面提升氣礦的數字化管理水平。

2.方法

采用傳統的數字化建設方案，除了遠程終端單元（RTU）之外，還需要建設配套的有線通信系統、供電系統、安防系統以及電纜敷設、機柜間建設等，平均單井建設費用在20萬元以上，建設周期為2～3個月，年運行費用介于2萬～4萬元，存在著建設及運行成本高、建設周期長、配套建設復雜等問題，不適用于小產量井的數字化建設。針對上述建設方案的局限性，氣礦對小產量井數字化需求進行了深入分析，針對小產量井傳輸數據量小、數據采集頻率低的特點，形成了一套基于低功耗無線技術的數據采集系統。有別于傳統有線及無線數據采集方案，新系統創新采用了LoRa+NB-IoT異構組網的方式，充分結合了兩項無線傳輸技術低成本、低功耗、遠距離的優勢。在現場通過支持LoRa協議的無線傳感器對氣井關鍵數據進行采集并發送到無線基站，再由無線基站處理并通過NB-IoT協議轉發到運營商云服務器，最終經中國石油西南油氣田公司NB無線數據接收平臺轉發到生產網并在SCADA組態展示（圖1）。新系統將業務需求與物聯網技術充分結合，具有易部署、超低功耗、低成本等優點，采用鋰電池供電能運行1年以上，建設周期縮短了70%以上，運行成本降低了70%以上。

圖1 整體框架示意圖

3.應用效果

氣礦結合場站實際生產情況，積極開展新系統的推廣應用工作，目前已經通過該系統完成了15座小產量無人值守井的油套壓、33個偏遠交接計量用戶用氣量的采集傳輸（圖2），較傳統信息化建設方式節約成本近500萬元。該系統解決了小產量井數字化建設成本高這一瓶頸問題，有效地減少了員工到現場錄取數據工作量，助力氣礦數字化轉型升級。其所具有的低功耗、低成本、易部署等優點，為油氣行業數字化建設提供了一條全新的途徑，在場站數據完善、管道及施工作業數據采集方面具有廣闊的應用前景。

圖2 現場應用照片