机械采油远程监控系统 一、简介 采油作为油田生产工作的重中之重，经济地稳产和增产很重要的一方面取决于生产井的能否稳定合理的工作。传统的方式不能及时处理油井发生的情况，更谈不上自动处理事故和最佳运行。为了解决这个问题，提高油田生产管理效益，北京昊科航科技有限公司推出了由GPRS网络作为数据通讯渠道的、由单井RTU及若干计算机构成的机械采油远程监控系统。该系统强大的软件功能解决了许多前所未有的问题，它不仅使油井管理数字化，而是建立了一个油田采油生产的最佳管理平台。 目前油田生产井大部分为抽油机井，对抽油机的整体工作状况从来没有作为生产考核的依据，只是用井下泵的示功图来代替油井的工作状况，就这样也只能由人工定期到现场采集示功图数据，不仅实时性差，而且数据也不全。过去由于抽油机工作特性曲线的关系，采用人工准确录取它的各种数据是困难的，而今天如果采用数字网络技术还只是在测试抽油机示功图的附近徘徊，那显然是落后的。毫无疑问，建立抽油机井综合数据的实时采集、实时处理、实时传输和分析系统，实时监测抽油机生产井工况、根据变化的情况自动采取最佳运行措施，及时分析判断自动处理事故，保障抽油机的正常工作和完好性，将为油井生产的科学化管理奠定新的基础。 本系统是以GPRS作为通信信道的 SCADA 系统，它有效地解决了抽油机井的远程测控问题，为油田生产自动化管理提供了强有力的技术支持。系统规模和分级完全由用户的需要而定，它可以按计量站、队、作业区、厂、分公司的管理权限划分设置，也可以按用户指定的其他方式设置，它可以支持远程技术服务，从而使远在天涯海角的供需双方距离消除到零。 模块化的设计支持用户灵活的功能要求，它们除了支持正常监测报警控制功能外，还可以支持泄漏监测报警、最佳运行等许多功能要求。 系统特点： 1、技术先进，智能程度高 硬件模块化便于配置，接口标准易于升级，维护方便。 2、性能可靠，使用寿命长 系统无论在机型、仪表、元器件选择方面都要求有很宽的温度范围，高可靠性的器件，以保证系统长期正常运行。 3、操作简便，技术要求低 系统智能化、自动化程度高，用户界面友好，经过简单培训，即可上机操作。 4、安装可靠，防盗能力强 二、 GPRS移动通信技术 当前，无论从功能还是从可靠性来说，没有一个无线网可以与移动通信网相比拟，总体来说，有以下优点：一是覆盖地域广，目前移动通信网在全国的覆盖率95%以上，非边远地区覆盖率几乎100%。二是通信距离远，在任何场合都可以设中心站。三是网络可靠性高。首先网络有较大的冗余设备及信道；其次设备复用；再次，一旦基站在特殊情况下损坏，抢修非常及时。四是稳定性好，一方面抗自然干扰的能力强；另一方面频段专用，不会受到人为干扰。五是不用与无线电管理部门交涉，也不需交无线电管理费。 GPRS是移动通信网中的一种新技术，完成了无线Internet接入，这种技术在数据传输时，将数据封装进每个分组，网络容量仅在需要时才分配，一旦分组完成发送任务，信道容量立即释放，所以提供了即时连接和高效传输，实现了实时在线的功能。因此，它是一种经济高效的分组数据技术。 以GPRS作为油田远程测控系统中的通信信道，与原超短波数传电台相比有以下优点：一是覆盖范围大，易组成大网络，需带油井多时，只需增加中心站与移动通信网络的带宽，比如采用DDN专线等；二是中心站可根据需要设定，如可设在采油队，也可设在采油厂或管理局；三是通信速率高（目前网络提供20Kbit/s），实时性好，数据量大；四是通信稳定可靠，抗干扰能力强，几乎无障碍物阻隔的问题；五是性价比高，按目前的收费标准，每口井运行费用不足300元/年；六是不需交无线电管理费。 我公司以GPRS为信道的油井测控系统，是在超短波系统上发展而来的，从外形上与超短波的相似，从结构上只是将超短波模块换成GPRS模块。 系统硬件组成 监控系统示意图如下 系统主要由计算机、数据采集器、 GPRS模块及各种传感器组成。 检测量技术指标 （ 1）遥测距离：任意 （ 2）工作温度：－40～＋85℃ （ 3）载荷：０～150ｋＮ　　　　±５‰　 Ｆ·Ｓ （ 4）位移：０～８ｍ　　　　　 ±2.5‰　Ｆ·Ｓ （ 5）电流：０～250Ａ　　　　　±５‰　 Ｆ·Ｓ　 （ 6）压力：０～2.5MPa ±2.5‰　Ｆ·Ｓ （ 7）温度：０～100℃ ±５‰ Ｆ·Ｓ （ 8）数据传输速率：大于20kbit/s，取决于移动运营商 （ 9）误码率≤ （ 10）数据传输接口：RS-232标准接口 （ 11）工作方式：连续运行 这些指标不是固定的，取决于现场的需要。 系统基本功能 ● 数据采集；● 故障报警；● 远程控制；● 双向数据通讯； ●屏幕显示；● 数据处理和管理；●抽空控制：●优化运行： ●独立运行：●就地自动控制：●网络数据共享：●故障自检。 1、数据采集 可实时监测抽油机井的工作参数，检测参量见下表： 序号 检测参量 说明 1 电压 高密度即时采集 2 电流 高密度即时采集 3 单井油压 高密度即时采集 4 单井回压 高密度即时采集 5 油温 高密度即时采集 6 冲程 计算值 7 冲次 计算值 8 最大载荷 高密度即时采集后计算值 9 最小载荷 高密度即时采集后计算值 10 运行时间 带有时间坐标的累计值 11 启停井时间 记录值 12 示功图 定时绘制和需要时绘制 13 电流图 定时绘制和需要时绘制 14 曲柄销子检测 报警量 15 电量 需要时调出 通过以上功能的实现，可以对单井的生产情况、设备运行情况进行实时分析和处理。 2、故障报警 对抽油机故障进行自动报警，一般的报警参量见下表： 序号 报警参量 序号 报警参量 1 电源缺相 7 抽油杆断脱 2 电流异常 8 供液不足 3 关井口阀憋压盗油 9 抽空 4 各种系统自检故障 10 蜡卡或沙卡 5 曲柄销退扣 11 抽油机皮带打滑 6 抽油机停机 12 管道泄漏 其中的系统自检故障包括许多项，此外，根据需要还可以正加其它项目。 3、远程控制 通过中心控制室计算机可以实现远程井口相关参数的设置修改及启、停抽油机和井场照明灯，也可以用随身携带的笔记本在任何地方进行这样的操做 。 4、双向数据通讯 现场采集和加工的数据可以通过 GPRS、CDMA、卫星通讯等数据传输方式传输至 中心控制室计算机和局域网 ，管理人员也可以通过计算机掌握生产动态和向现场发出各种指令。 5、 屏幕显示 计算机屏幕显示可分为画面显示区、操作提示区、报警区三个部分。画面可显示区域总貌图、报警记录、动态图形显示现场生产数据。 6、数据处理及管理 ⑴报表生成打印：通过对生产参数的采集、过滤和处理，根据生产需要生成各种生产报表并打印； ⑵数据存储：生产参数、故障记录存储根据需要可达 20年； ⑶数据查询：对历史数据、状态参数、控制量、生产运行日志进行查询； ⑷曲线绘制：绘制示功图、输入功率图、油压、油温、电流曲线； ⑸自动计算泵效、理论排量。 7、抽空控制 抽空控制器是一个软件模块，该模块建立在对井下泵综合参数的分析基础之上，利用采集的电压、电流、负荷、井口压力等数据分析判别是否出现了抽空，如果出现了抽空，它给出间抽的试验一个方案，操作人员可以修改或确认这个方案，如果操作人员不予理睬，则抽空控制器按默认方式工作，既开始进行间抽试验。 8、优化运行 与抽空控制器有所不同的是对于供液量充足的井，按建议加快抽油进度，对于供应液量不足的井，它建议放慢抽油进度，如果井口电机适合装变频调速器，则优化运行控制器会把建议应用于实际控制过程之中，和抽空控制器类似，它也给出一组建议参数请操作人员选择如果操作人员未干预，它就按默认方式进行控制运行 9、独立运行 独立运行模块的作用是当系统通讯中断，主控计算机无法与井口 RTU联系时，井口RTU维持的独立运行功能。在此期间，除非出现必须停机的故障，否则抽油机就不会自动停下来，它对于新出现的如抽空控制等要求不予理睬，只是按照通讯中断前的运行规律运行。 10、就地自动控制 如果激活就地自动控制模块，井场 RTU就会不向上请示是否可以如何而是自作主张进行控制，它包括各种事故处理、抽空控制和优化运行等功能。 11、网络数据共享 对于系统内整理出来的有关适合共享