单井自动化技术在丘东气田的应用

　　0 引言
　　随着油田的发展及工业自动化水平的提高，单井自动化技术应运而生
　　丘东气田的一个采气场由多口气井、集气站以及气田的其它分散设施组成，整个采气场的各种设施的工作状态及采出气的数据（主要有温度、压力、流量等）就直接关系到气田生产的稳定以及产品质量。采用人工每日定时检查设备运行情况并测量、统计采气数据必然会加重工人劳动强度，并将影响设备监控与采气数据的实时性，同时降低安全生产控制程度。所以实施单井的自动化、信息化就显得极为突出。
　　
　　丘东单井自动化系统主要由单井RTU、从站（温西十、温五、温西三）、主站（丘东集气站）三个系统构成，同时通过与丘东调度室的数据通信，实现单井数据网上发布
　　　　1 单井RTU：井口RTU采用北京安控SuperE-E系列RTU产品（系统结构图见图一）对井口压力、温度、水套加热炉运行状态、燃气压力、井口紧急切断阀开关状态信号等参数进行远传并远程对井口紧急切断阀进行控制，采集数据分别通过MDS EL7052数传电台将采集数据远传相应的远程集气站，远程集气站站内操作站实现单井数据的浏览和远程控制以及站内的数据检测和控制。
　　
　　单井数据通信
　　从站安装主电台MDS 7052并架设全向天线(架设高度为16m、增益8.5dBi)，各单井安装电台MDS 7052并架设定向天线（架设高度为5m、增益9dBi）。电台通过数据线连接至RTU的RS-232口与RTU进行数据传输。
　　
　　2. 从站
　　2.1 控制部分
　　丘东气田三个从站采用北京安控RTU，主控模块E001采用A型盒封装，安装在7.5mm*35mm的DIN导轨上。输入、输出模块通过系统I/O BUS总线串行连接。主要对站内各单井进站压力、温度和油气分离器的压力、液位进行PID控制、流量累计、信号远传，上位机与主控模块E001之间的通讯采用E205模块把RS-232/485 Modbus通讯转换到Modbus/TCP通讯。主控模块E001组态采用C程序，利用C程序组态可以完成复杂的计算，逻辑控制，PID回路控制，油气的计量，实现自定义的通讯协议，站内全向天线TQJ-230C用来接受、发送单井数据，定向天线TDJ-230Y用来将站内数据以及单井采集数据发送到主站丘东集气站。远程站站内采用二块主控模块E001，一块主要用来通讯，另一块主要用来站内控制。
　　2.2 上位机
　　温西五集气站、温西三集气站、温西十集气站上位机系统配置：
　　IBM586 以上的微型机及其兼容机；
　　VGA、SVGA 以及支持Windows 256 色的图形卡；
　　主频100MHZ 以上，内存不少于32 兆；若要同时运行多个大型程序，建议使用更大的内存，
　　系统软件：
　　Windows 98/2000/NT
　　应用软件：
　　电蜘蛛4.0
　　该软件包由工程管理器（ ProjManager ）、工程浏览器（TouchExplorer）、画面运行系统（TouchVew）三部分组成。其中，工程管理器用于新建工程、工程管理等。工程浏览器内嵌画面开发系统，即电蜘蛛开发系统。工程浏览器（TouchExplorer）和画面运行系统（TouchVew）是各自独立的Windows应用程序，均可单独使用；两者又相互依存，在工程浏览器的画面开发系统中设计开发的画面应用程序必须在画面运行系统（TouchVew）运行环境中才能运行。
　　①、工程管理器
　　工程管理器主要用于电蜘蛛工程的管理，如新建工程、工程的备份、变量的导入导出、定义工程的属性等。
　　工程管理器的功能有：
　　搜索工程：搜索指定目录下的电蜘蛛所有版本的工程。
　　新建工程：新建立一个电蜘蛛工程。该命令不会真正建立一个电蜘蛛工程，只是建立了工程信息，只有启动了电蜘蛛开发系统后，才建立工程。
　　删除工程：将所有的工程文件和工程信息全部删除，不可恢复。
　　工程属性：定义工程的描述信息。
　　工程备份：将选定的工程进行压缩备份。
　　工程恢复：将备份的工程进行恢复，在备份后的新产生的工程信息将被删除。
　　数据词典导出：将选定工程的数据词典导出到EXCEL格式文件中,供用户修改、定义变量。
　　数据词典导入：将EXCEL 格式的文件中定义的数据词典导入到当前工程中。
　　切换到开发系统：进入电蜘蛛开发系统。
　　切换到运行系统：如果当前选中的工程已经真正建立了电蜘蛛工程，则该项有效，进入到电蜘蛛的运行系统。
　　②.工程浏览器
　　工程浏览器是“电蜘蛛”软件的核心部分和管理开发系统，它将画面制作系统中已设计的图形画面，命令语言，设备驱动程序管理，配方管理，数据库访问配置等工程资源进行集中管理，并在一个窗口中以树形结构排列，这种功能与Windows 操作系统中的资源管理器的功能相似。
　　工程浏览器内嵌画面开发系统，进入画面开发系统的操作方法有以下三种：
　　a、 在工程浏览器的上方图标快捷菜单中用左键单击“MAKE”图标。
　　b 、在工程浏览器左边窗口用左键选中“文件”下的“画面”，则在工程浏览器右边窗口显示“新建”图标和已有的画面文件图标，左键双击“新建”图标或画面文件图标，则进入电蜘蛛开发系统。
　　c、在工程浏览器左边窗口用左键选中“文件”下的“画面”，然后在工程浏览器右边窗口单击右键，选择菜单命令“切换到Make”，则进入电蜘蛛开发系统。
　　③、画面开发系统
　　电蜘蛛画面开发系统是应用程序的集成开发环境。工程人员在这个环境中完成界面的设计、动画连接的定义等。画面开发系统具有先进完善的图形生成功能；数据库中有多种数据类型，能合理地抽象控制对象的特性，对数据的报警、趋势曲线、过程记录、安全防范等重要功能有简单的操作办法。选择“切换到Make”启动工程浏览器内嵌的画面。
　　
　　3 主站
　　丘东气田主站采用艾默生过程管理中国有限公司DCS-DeltaV系统，在操作站上可以对三个从站以及单井数据进行检测，对站内压力、温度、流量、液位进行检测和控制，采用2客户WEB将单井及生产实时数据发布至生产调度指挥中心；为了实现单井SCADA系统与DeltaV系统互联，在编制丘东主站DCS系统升级改造方案时专门给DCS系统增加了串口卡，在系统升级改造完成后，利用半个月的时间，集中实施了单井SCADA系统与DeltaV系统互联，对所有单井SCADA系统组态进行了全面修改以适应DeltaV系统组态的需要，在DeltaV系统上相应地对单井SCADA系统数据的组态(数据点近1200点)、绘制流程图（八幅），通过DelatV系统的流程图Web发布功能，在丘东调度室可以对单井SCADA系统进行监测。
　　3.1丘东主站与丘东调度室之间数据通信
　　 丘东主站与丘东调度室之间采用以色列BreezeCom 2.4G 产品进行无线通讯，无线基站为BU-DS.11D，无线桥接器客户端为RB-DS.11D，网络的协议遵守标准的CSMA/CD 以太网协议，带宽达到11M。主站丘东集气站RTU与DeltaV-DCS采用串口 RS-232 Modbus RTU协议通讯，传输数据达到1600多点。
　　3.2丘东主站与从站及单井之间数据通信
　　Deltav系统与北京安控RTU之间通讯采用RS-232串口，Modbus RTU协议，波特率9600Bps，奇偶校验为偶数，附加字符间时为50毫秒。Deltav系统每个串口卡含有两个通讯口接线端子1～8为通讯口1，接线端子9～16为通讯口2。
　　有几种方法用于RS-232端口与DTE和DCE间的接线。我们问采用的通讯连接方式只用RXD、TXD及信号地。
　　主站访问从站采用按照站号递增顺序循环轮训查询方式，当访问站号通讯出现故障或着访问时间超时（时间用户可以修改）时，系统返回该站通讯故障状态信号以提示用户并继续与下一从站通讯。
　　
　　4 结束语
　　单井自动化在丘东气田的应用，极大地减轻了值班员工的劳动强度，满足生产实际需求，提高了科学运行管理现代化油田的水平，确保了单井和集气站生产的安全平稳运行，取得了较好的经济效益和社会效益；目前整个系统运行良好,采集数据准确。