紫金桥数字油田油井遥测方案应用

目前油井输油生产管理大部分采用人工巡检方式，造成采油成本高，资源源浪费严重。尽快提高机采系统管理水平、降低油井能耗是油田采油工作的重中之重。紫金桥软件技术有限公司摸索总结多年的油田市场经验结合工业控制网络、Internet/Intranet技术、无线通讯技术推出了油田数字化的全新概念—采油输油监控数字化解决方案。

⑴、实时数据采集与远程工况监测⑵、实时故障报警⑶、自动生成报表⑷、网络数据浏览

综合上述油水井遥测系统所需实现的功能，提出本项目“油水井生产数据远程采集系统”整体解决方案。

图1 系统结构拓扑图

从图1可看出整个系统分为3个层次。①最底层为油井或计量间的现场检测仪表，实现对现场载荷、位移、压力、温度、流量等信号的检测，并通过电缆将检测信号传送给PLC；②中间层是利用PLC采集功图数据和电机参数及其他本地仪表的数据，并把这些数据通过无线网络（Gprs或Zigbee）传给数据中心，同时根据现场实际工况和数据中心的指令来控制现场设备的启停；③最上层为数据中心，数据中心利用软件系统对从PLC那里接收的数据进行加工处理来形成功图，并实现画面显示、历史数据保存、报警功能，并实现报表功能。WEB SERVER系统还能把这些画面和数据通过B/S方式发布到网上供相关部门查询浏览。

①井口仪表：

抽油机井井口：载荷和位移仪表（有线或无线）、压力变送器、温度变送器、电机软启动器或变频器（选配）；自喷井井口：压力变送器；计量间/注水井井口：压力变送器、流量计。

②现场PLC数据采集与控制部分组成：

PLC机箱：包括PLC、Zigbee或gprs通讯模块、电参数模块、开关电源、接线端子、机箱等；供电变压器；天线系统；护管与电缆线、安装附件。

③油井遥测监控中心组成：

Zigbee基站或gprs通讯模块组成的数据接收系统（要包括开关电源、根据项目具体要求配置）；计算机（或服务器）、打印机与不间断电源（根据项目具体要求配置）；监控中心软件系统包括数据库软件、功图计产软件、网络发布等专用软件。

①抽油机井载荷、位移、压力、温度与PLC之间可以选择有线的通讯方式。

②PLC与监控中心通讯方式：采用无线通讯技术（GPRS/CDMA、数传电台、ZigBee模块）；在单口油井应用情况下我们提供gprs组网方案，利用移动网gprs或cdma与远端的数据中心计算机相连。在多口油井应用情况下我们提供Zigbee组网方案。首先，使用Zigbee在临近的油井间建立起一个局部无线网（Zigbee控制网内节点终端间通讯是免费的），再通过移动网gprs或cdma与远端的数据中心计算机相连，从而实现低成本，高效率的工业自动化远程无线通讯。

通讯链路结构如图2所示，采用485总线+ZigBee+GPRS相结合的方式，每口油井配电箱内GPRS模块、PLC、电参数模块、电机软启动器等设备采用485 总线连接，然后与内嵌ZigBee RS485 技术的数据采集器连接，一个数据采集器负责一个配电箱的数据采集。临近多口油井各个ZigBee RS485 数据采集器组成无线ZigBee网络，通过ZigBee网络中心节点和GPRS/CDMA数传终端把各个油井的监控数据传到远端数据中心。

图2通信链路拓扑结构

⑴、本方案在设计时就考虑到要为用户最大程度节电、节省采油成本。所以电机参数采集做了大量的工作。

⑵、我们选用国外知名厂家的PLC作为现场数据采集和中心控制器，在现场应用的实际效果和可靠性远高于RTU、单片机等产品。

⑶、我们可以根据油井现场的情况对每个油井的PLC分别进行编程，更能够满足油井的个性需求，还可根据用户定制的功能对油井PLC进行编程。例如可编程实现自动停机等功能，当设定的最小载荷、最大载荷、井口温度、井口压力超限则自动停机，再比如对电机的缺相、过流、过载的保护停机等。

⑷、与其他厂家的产品相比，我们系统在采集功图数据时电机参数采集与载荷、角位移数据采集真正做到了同步，这就真正能够反映油井生产状况，并对油井生产工况的正确诊断提供了准确的数据。

⑸、多口油井构成ZigBee网络的方案对比GPRS/CDMA 组网方式硬件成本更低，可为用户大量节省通信流量费用；无线ZigBee网络，网络路由至少可达20 跳，另外ZigBee 模块内建防碰撞机制，有效防止数据丢失；ZigBee 模块有16 个信道自由选择，躲避信号干扰。

⑹、本方案提供防盗报警功能。