目前油井輸油生產(chǎn)管理大部分采用人工巡檢方式，造成采油成本高，資源源浪費(fèi)嚴(yán)重。盡快提高機(jī)采系統(tǒng)管理水平、降低油井能耗是油田采油工作的重中之重。紫金橋軟件技術(shù)有限公司摸索總結(jié)多年的油田市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、Internet/Intranet技術(shù)、無(wú)線通訊技術(shù)推出了油田數(shù)字化的全新概念—采油輸油監(jiān)控?cái)?shù)字化解決方案。

⑴、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程工況監(jiān)測(cè)⑵、實(shí)時(shí)故障報(bào)警⑶、自動(dòng)生成報(bào)表⑷、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)瀏覽

綜合上述油水井遙測(cè)系統(tǒng)所需實(shí)現(xiàn)的功能，提出本項(xiàng)目“油水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)”整體解決方案。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D

從圖1可看出整個(gè)系統(tǒng)分為3個(gè)層次。①最底層為油井或計(jì)量間的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)載荷、位移、壓力、溫度、流量等信號(hào)的檢測(cè)，并通過(guò)電纜將檢測(cè)信號(hào)傳送給PLC；②中間層是利用PLC采集功圖數(shù)據(jù)和電機(jī)參數(shù)及其他本地儀表的數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（Gprs或Zigbee）傳給數(shù)據(jù)中心，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況和數(shù)據(jù)中心的指令來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的啟停；③最上層為數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心利用軟件系統(tǒng)對(duì)從PLC那里接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理來(lái)形成功圖，并實(shí)現(xiàn)畫面顯示、歷史數(shù)據(jù)保存、報(bào)警功能，并實(shí)現(xiàn)報(bào)表功能。WEB SERVER系統(tǒng)還能把這些畫面和數(shù)據(jù)通過(guò)B/S方式發(fā)布到網(wǎng)上供相關(guān)部門查詢?yōu)g覽。

①井口儀表：

抽油機(jī)井井口：載荷和位移儀表（有線或無(wú)線）、壓力變送器、溫度變送器、電機(jī)軟啟動(dòng)器或變頻器（選配）；自噴井井口：壓力變送器；計(jì)量間/注水井井口：壓力變送器、流量計(jì)。

②現(xiàn)場(chǎng)PLC數(shù)據(jù)采集與控制部分組成：

PLC機(jī)箱：包括PLC、Zigbee或gprs通訊模塊、電參數(shù)模塊、開(kāi)關(guān)電源、接線端子、機(jī)箱等；供電變壓器；天線系統(tǒng)；護(hù)管與電纜線、安裝附件。

③油井遙測(cè)監(jiān)控中心組成：

Zigbee基站或gprs通訊模塊組成的數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)（要包括開(kāi)關(guān)電源、根據(jù)項(xiàng)目具體要求配置）；計(jì)算機(jī)（或服務(wù)器）、打印機(jī)與不間斷電源（根據(jù)項(xiàng)目具體要求配置）；監(jiān)控中心軟件系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、功圖計(jì)產(chǎn)軟件、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布等專用軟件。

①抽油機(jī)井載荷、位移、壓力、溫度與PLC之間可以選擇有線的通訊方式。

②PLC與監(jiān)控中心通訊方式：采用無(wú)線通訊技術(shù)（GPRS/CDMA、數(shù)傳電臺(tái)、ZigBee模塊）；在單口油井應(yīng)用情況下我們提供gprs組網(wǎng)方案，利用移動(dòng)網(wǎng)gprs或cdma與遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)相連。在多口油井應(yīng)用情況下我們提供Zigbee組網(wǎng)方案。首先，使用Zigbee在臨近的油井間建立起一個(gè)局部無(wú)線網(wǎng)（Zigbee控制網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)終端間通訊是免費(fèi)的），再通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)gprs或cdma與遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)相連，從而實(shí)現(xiàn)低成本，高效率的工業(yè)自動(dòng)化遠(yuǎn)程無(wú)線通訊。

通訊鏈路結(jié)構(gòu)如圖2所示，采用485總線+ZigBee+GPRS相結(jié)合的方式，每口油井配電箱內(nèi)GPRS模塊、PLC、電參數(shù)模塊、電機(jī)軟啟動(dòng)器等設(shè)備采用485 總線連接，然后與內(nèi)嵌ZigBee RS485 技術(shù)的數(shù)據(jù)采集器連接，一個(gè)數(shù)據(jù)采集器負(fù)責(zé)一個(gè)配電箱的數(shù)據(jù)采集。臨近多口油井各個(gè)ZigBee RS485 數(shù)據(jù)采集器組成無(wú)線ZigBee網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn)和GPRS/CDMA數(shù)傳終端把各個(gè)油井的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳到遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)中心。

圖2通信鏈路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

⑴、本方案在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到要為用戶最大程度節(jié)電、節(jié)省采油成本。所以電機(jī)參數(shù)采集做了大量的工作。

⑵、我們選用國(guó)外知名廠家的PLC作為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和中心控制器，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的實(shí)際效果和可靠性遠(yuǎn)高于RTU、單片機(jī)等產(chǎn)品。

⑶、我們可以根據(jù)油井現(xiàn)場(chǎng)的情況對(duì)每個(gè)油井的PLC分別進(jìn)行編程，更能夠滿足油井的個(gè)性需求，還可根據(jù)用戶定制的功能對(duì)油井PLC進(jìn)行編程。例如可編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)等功能，當(dāng)設(shè)定的最小載荷、最大載荷、井口溫度、井口壓力超限則自動(dòng)停機(jī)，再比如對(duì)電機(jī)的缺相、過(guò)流、過(guò)載的保護(hù)停機(jī)等。

⑷、與其他廠家的產(chǎn)品相比，我們系統(tǒng)在采集功圖數(shù)據(jù)時(shí)電機(jī)參數(shù)采集與載荷、角位移數(shù)據(jù)采集真正做到了同步，這就真正能夠反映油井生產(chǎn)狀況，并對(duì)油井生產(chǎn)工況的正確診斷提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

⑸、多口油井構(gòu)成ZigBee網(wǎng)絡(luò)的方案對(duì)比GPRS/CDMA 組網(wǎng)方式硬件成本更低，可為用戶大量節(jié)省通信流量費(fèi)用；無(wú)線ZigBee網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)路由至少可達(dá)20 跳，另外ZigBee 模塊內(nèi)建防碰撞機(jī)制，有效防止數(shù)據(jù)丟失；ZigBee 模塊有16 個(gè)信道自由選擇，躲避信號(hào)干擾。

⑹、本方案提供防盜報(bào)警功能。