(转到第10期)安控数字化油田擂台第七期-游梁式抽油机井数据采集、控制的硬件配置？ 点击：8273 | 回复：56
要求：1.不能采用抽油机采集的成套产品；
2.采用流行的RTU/PLC，必须带有可编程特性
3．通讯方式采用无线网桥。
要求：最好结合自己实际工作。
参与方式：采取跟帖的方式参与。
评奖规则：由活动组织者评奖，并进行公开公布告示。
活动结贴：每周为1期，由安控数字化论坛擂台版主选定议题，半个月后（隔一期）擂台版主从所有参与讨论的网友中选出6个优胜者。
奖项设置：每期选出6个优胜者，其中：
一等奖1名：奖200MP（相当于200人民币），
二等奖5名，奖工控精美礼物一个（工控点点、工控T恤、工控徽章、工控工具四者任选一个，相当于65人民币）。
活动发奖：MP评奖后一周内发放，精美礼物每月发放一次，统一在月初寄送。
北京安控科技股份有限公司（简称“安控科技”），是专业从事工业级RTU产品研发、生产、销售和系统集成业务的高新技术企业。基于RTU技术在油气、环境在线监测行业开发出多款专业化经典产品，产品广泛应用于石油天然气的开采、处理、管输、储配等各个环节以及环境在线监测、城市燃气、供水供热等管网监控领域，并已远销美国、加拿大、墨西哥、土耳其、哈萨克斯坦、土库曼斯坦、伊拉克、伊朗、韩国、泰国、马来西亚等国家。安控科技严格执行ISO9000质量管理体系、建立了先进的生产和检测平台，并获得了多项国际认证（如UL 、CE、EMC四级认证等），产品品质达到国际先进水平。
安控科技是行业领先的工业级RTU产品供应商和系统集成服务商，拥有完善的远程控制终端（RTU）产品链，拥有完善的油气田自动化和环保在线监测专用产品。提供工业自动化产品的OEM/ODM服务，提供SCADA和DCS等自动化系统和企业管理信息系统的集成服务。
本着“卓越品质，源于更高要求”的核心理念，“勤奋、严谨、协作、卓越”的企业精神，安控人必将以更可靠的工业RTU产品、更先进的自动化解决方案和更完善的服务答谢用户、回报社会，为振兴民族自动化事业、创建民族自动化品牌而努力奋斗。
北京安控科技股份有限公司
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3) 抽油机远程控制：远程启停抽油机；
有线方案：
RTU：Super32-L 系列RTU
功图：载荷传感器和角位移传感器
电机控制和电量测量：电机控制保护模块
仪表：测量油压、套压的压力变送器，测量油温的温度变送器
摄像机：一体化防爆摄像机 + 网络视频服务器 + 探照灯
语音喊话：扩音器 + 高音喇叭
网络设备：工业网络交换机
其它设备：控制柜、开关电源等
网络通信设备：无线网桥远端
施工材料：线缆、镀锌钢管、水泥支架杆等。
(二)抽油泵：（机械能转化为流体压能的设备）
主要组成：工作筒(外筒和衬套)、柱塞及游动阀(排出阀)和固定阀(吸入阀)
a－管式泵； b－杆式泵
1－油管；2－锁紧卡；3－柱塞；4－游动阀；5－工作筒；6－固定阀
杆式泵
优点
管式泵：结构简单、成本低，相同油管直径下允许下入的泵径较杆式泵大,因而排量大。
杆式泵：检泵时不需起油管，检泵方便，适用于下泵深度大、产量较小的油井。
缺点：
管式泵：检泵时必须起出油管，修井工作量大，故适用于下泵深度不很大，产量较高的油井。
杆式泵：结构复杂，制造成本高，在相同油管直径下允许下入的泵径比管式泵小
抽油泵工作原理
(一)泵的抽汲过程
1)上冲程
抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱塞上的游动阀受管内液柱压力而关闭。泵内压力降低，固定阀在环形空间液柱压力(沉没压力)与泵内压力之差的作用下被打开。泵内吸入液体、井口排出液体。
泵吸入的条件： 泵内压力(吸入压力)低于沉没压力。
2)下冲程
柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。泵内压力增加，当泵内压力大于柱塞以上液柱压力时，游动阀被顶开。柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上部，使泵排出液体。
泵排出的条件：泵内压力(排出压力)高于柱塞以上的液柱压力。
光杆冲程：光杆从上死点到下死点的距离
(一)泵的抽汲过程
（四）、井口装置及辅助设备
1、井口装置——由套管三通、油管三通，盘根盒、套管闸门、生产闸门、套压表和油压表等组成。
2)密封油、套管环形空间，控制套管气。
3）控制油管内的油、气，引导油、气进入出油管线。
4)保证洗井、冲砂、酸化、压裂等井下作业的顺利进行。
5)录取油压、套压资料。
6)取井口油样，测井内液面、压力资料等。
2.悬绳器
作用：连接光杆和驴头，承受抽油时的工作载荷；同时，为动力仪测示功图时提供光杆载荷。
3.盘根盒（又叫光杆密封装置）
作用：密封光杆与油管之间的环形空间，防止井口漏油。
1－弹簧座；2－弹簧；3－下压帽；4－胶皮盘根；5－盘根盒；6－上压帽；7－盘根帽；8－撬杆；9－装机油；10－光杆
4.脱接器
使抽油杆和抽油泵活塞在井内脱开和联接的一种工具。它是在小油管中下大泵时必不可少的工具。
卡簧式脱卸器结构示意图
1－上接头；2－销钉；3－脱卸接头；4－压帽；5－连杆；6－卡簧；7－外套；8－下接头
5.泄油器
是抽油泵的一种配套设备。在油井(起管柱)作业时，使油管和油套管环空连通，将油管内的液体释放到井筒内，使起出的管柱内不带井液。这样既可减小作业负荷，同时还可以改善井口操作条件，减少井场污染和原油浪费。
以上是游梁式抽油机井的硬件配置！
下面结合安控的单井数据采集系统介绍一下数据采集、控制的硬件控制器及仪表的配置
单井数据采集系统
示功图是油田对油井实施管理的重要依据，是油田的一项经常性的检查项目。快速准确方便地获取功图对于及时了解油井产油状态和抽油机的工作状态，及时发现卡杆、断杆等故障，保持采油产量、减少电量消耗都具有非常重要的意义。但采油设备的主要部件（油泵和光杆等）都位于地下，人们无法直观知道它们的工作是否正常。借助于示功图（抽油机负荷与抽油杆位移的关系曲线），可以判断出采油设备工作及供油情况是否正常，以便对非正常油井进行及时的停机作业，减少设备的无效磨损，节约无效的电能消耗，保证其工作在最佳状态。
“单井数据采集系统”是安控公司针对油田生产需要，十年精心打造的有杆泵数据及功图采集和处理、单井产液量计算的高性能单井数据采集系统。秉承安控“卓越品质，源于更高要求”的核心理念，系统具有安全可靠、操作简单、维护方便，可适应恶劣环境等特点。
系统以油井“功图法量油技术”为核心来解决单井产液量计算。油井功图法量油技术把有杆泵抽油系统视为一个复杂的三维振动系统，首先采集抽油机井地面示功图，应用杆柱、液柱和油管三维振动数学模型求解，得到井下各级杆柱功图和泵功图，然后对泵功图进行识别分析并计算油井产液量。
“单井数据采集系统”由单井数据采集器、通讯系统、软件系统三部分组成。系统结合了采油工程技术、自动化仪表技术、通信技术和计算机技术，具有油井自动检测、实时示功图、压力、温度等数据采集、油井工况诊断、产液量计量计算和查询等功能。
系统能够在无人值守的情况下实现油井的远程实时监控，实现完备的生产数据统计分析，及时掌握油井的动态变化，提高油田生产效率，保证安全生产，提高经济效益。
单井数据采集器—ECHO5313
可靠、灵活、简便
单井数据采集器既可独立工作，也可方便地联入控制网络实现远程遥测，形成SCADA系统，它由RTU、传感器、手操器等组成。RTU结合负荷传感器、角位移传感器或位置开关便可实现示功图采集。
主要硬件功能配置如下表：
产品特点：
● 配置合理，具有很强的现场适应能力，可检测负荷、油压、套压、油温、冲次等不同类型的现场参数。
● 采用先进的32位芯片，嵌入式实时多任务操作系统(RTOS)。
● 支持Modbus RTU等通信协议，具有RS232、GPRS/CDMA等通讯接口。
● 看门狗及数据掉电保护功能，可长期保存设定参数及历史数据。
● 控制器自带4M FLASH，可大量存储历史数据。
● 完备的功能结构设计及防雨、防晒、防尘保护，可直接应用于工业现场。
● 工业标准设计，工作温度－40～70℃，工作湿度5～95％RH，适应各种恶劣环境。
● 电源、信号入出口均有保护措施，并与主控电路隔离。
● 采用无线技术手操器，可方便读取数据或设置参数。
● 安装简便、不需要复杂的电缆敷设工作，减少现场安装成本，为用户投资有效性提供了保证。
● 采用免维护的设计理念，减少现场维护工作量，有效节省客户的使用成本。
● 产品的研制、生产、检验严格按照ISO9001质量体系标准进行。
产品功能：
● 功图采集功能:可实时采集油井功图。
● 远程通讯功能:抽油机功图数据远程传送、读取，工作参数远程设定。
● 现场操作功能:通过手操器或便携电脑现场显示功图，读取、设定工作参数并可存储，可回放显示。
● 数据保护功能:自动记录保存相关的工作状态和数据信息，存储历史记录。在掉电时，设定参数不丢失。
● 错误判断功能:自动判断控制器及现场仪表错误，给出错误信息。
● 自检功能:具有控制器自检功能，可检查控制器的硬件故障。
附件：
无线负荷传感器：S902型负荷传感器是专用于测试抽油机抽油杆所受压力的专用设备。通讯协议符合IEEE802.15.4标准，无线芯片采用单片低成本低能耗的RF 收发芯片。
角位移传感器（适用于游梁式抽油机）：S901型角位移传感器是专用于测试游梁式抽油机抽油杆位移的设备。
位置传感器（适用于悬梁式抽油机）：SKEY4型位置开关采用稳定可靠的霍尔器件制作，是专用于测试抽油机示功图时计量抽油杆位移的专用设备。
手操器：通过手操器现场显示示功图，现场读取、设定工作参数，可本地读取RTU保存的数据，上传到软件系统。
安装与施工：
一切为客户着想，安装简便，配件齐全，设计细致入微；
针对油井作业频繁的特点，精心设计产品结构及安装方式，插拔式接线，拆装方便。做到小修不拆卸，大修不费事。
模块式结构，安装、拆卸无须专业人员，普通工作人员经过简单培训即可完成，维修方便，为您节省每一分维护成本。
无线通讯设计，无线载荷设计，减少现场布线，节省施工成本。
通讯系统 ：永远在线
系统支持GPRS、CDMA通讯，合理设置通讯流量规划，采用先进算法，节省用户运营费用。
传输流程：现场采集数据－现场RTU（编码）GPRS发送－公网－信息中心－转传未解码数据包－局域网－处理和应用服务器－网络终端用户。
GPRS网络临时中断或其它原因造成信息中断，影响数据传输时，RTU会对采集数据进行临时存储，并在网络恢复后系统主动读取RTU的数据。存储空间保证至少3天数据采集量。
系统还支持移动存储监测方式，适用于因条件所限，井口RTU不能与中控室通讯的状况。工作方式为现场人员用单井数据采集器配套的附件手操器，采用短距离无线技术在现场将各RTU存储的数据采集到手操器然后转存到中心控制室进行数据分析，产液量计算等操作。
软件系统 ：为用户设想、合心合意
“单井数据采集系统”是针对油田生产而开发的集数据采集显示、数据分析存储、辅助管理、WEB发布功能的专用一体化软件系统。系统设计遵循“简单实用、经济高效”的原则，软件自动化程度高，实时采集、实时计算、实时发布。系统实现了油井产液量的自动计量、油井产液量的查询和油井运行监控，油井生产状况、功图、产液量曲线展示，实现单井生产信息的数字化处理。油井的示功图、产液量、压力等生产数据可以随时提取，管理人员可以及时发现油井的异常情况并采取措施。
软件系统的设计以简化地面计量流程和提高系统效率为目标，是油田自动化和生产分析设计工作有机的结合，从而为油田地面工艺系统的优化设计提供强有力的技术支撑。
现场工艺仿真：单井量油控制器实时采集现场数据，监视现场设备生产状态，模拟现场工艺流程。
功图分析：可按时间顺序对每个井口进行功图叠加对比，直观得出井口功图的变化趋势；可以诊断出供液不足、自喷等井口工况。
产液量计算：系统以油井“功图法量油技术”为核心来解决单井产液量计算，计量算法有很强的适用性，油井生产后期阶段的间歇出油、间抽工作和井况变化较大的情况下，同样能够适用。
安全功能：系统根据功图可自动判断断杆、卡杆等故障；同时监测负荷、压力等参数，异常时主动产生声光报警，保证系统生产安全。
统计、分析功能：生成单井产液量的曲线，方便工作人员观察单井产液量的变化，可以设定站、层位、区块等的地质统计信息。
定制查询功能：用户可定制查询条件，对数据进行查询，如设定查询产液量波动比较大的不正常井；油套压变化较大的井等操作，查询输出支持曲线、报表、饼图等方式，方便打印。
提供标准数据库接口：可方便与其它系统共享数据；
海量信息存储：历史数据长期存储，油井生产日志支持工程师对日常生产决策分析；
高效的WEB发布功能：无论企业内部局域网还是互联网都可以实时发布数据。
系统结构图：
单井数据采集器既可独立工作，也可方便地联入控制网络实现远程遥测，形成SCADA系统。
效益分析 用户看得见
功图法计量技术使油井产液量连续计量成为现实；
在线功图给出的油井诊断结果，为现场生产工矿分析和管理提供了有力的保证；
改变了传统的油井计量方式，能够简化地面计量流程，降低油田开发投资；
生产现场远程自动数据采集和分析，减少交通车辆配备数量和运行时间，降低生产运行费用；
提高劳动生产率，减少生产管理人员，改善工人的劳动环境；
对抽油井进行生产分析、优化和决策，减少停产时间，提高油井生产时率；
自动化测控系统与分析优化决策系统联用，提高油田科学化管理水平和系统效率。
对于数字化的油田建设一般要采用远程监控，这里就介绍一种远程的数据采集和监控的采油结构和系统的组成：
正常的数字化建设的采油系统要集自动化技术、计算机技术、网络技术、系统工程技术以及油气田开发专业技术于一体，采用高精度微功耗无线传感器，测量载荷、冲程、冲次、油温、油压、套压、回压、转速、电量等工况数据，并可以对油井的数据进行实时采集、实时分析，还有间抽、采集密度、开关井、远程变频等远程控制功能。
1、一般的系统拓扑图：
采集到的载荷、冲程、冲次、转速、压力、温度等各类数据通过无线传输模块发送到RTU， RTU利用GPRS/CDMA等无线网络将数据传到油田中控室，通过中控室安装的油井生产实时分析优化专家系统对油井进行实实时计算、实时诊断、实时优化、实时发布、实时控制，从而提出更佳的设计方案。同样，中控室发出的相关指令通过无线网络传送到RTU，实现油井专家对油井的远程控制。系统拓扑图如下所示：
2、系统组成和功能
2.1 硬件系统
抽油机井采集数据类型：采集电压、电流、功率、电量、载荷、冲次、冲程、井口压力、动液面、油温、生产时率、开停井时间等生产参数，并可进行人工/自动远程控制。
螺杆泵井采集数据类型：采集电压、电流、功率、电量、回压、油温、载荷、扭矩、转速、动液面、开停井时间等生产参数，并可进行人工/自动远程控制。
电潜泵井采集数据类型：采集电压、电流、功率、电量、油压（油嘴前压力）、回压（油嘴后压力）、油温、动液面、开停井时间等生产参数，并可进行人工/自动远程控制。
自喷井数据采集类型：采集油压（油嘴前压力）、回压（油嘴后压力）、油温等生产参数，并可进行人工/自动远程控制采集。
视频监控：能够对石油开采过程中的运作情况实时录制，并存入数据库，便于对运作情况的勘查，直观查看现场工况；生产出现故障，可以通过远程查看现场，初步进行诊断，从而准确安排维修人员，一步到位；使用视频监控功能，防范偷油、破坏等事件发生。
主要硬件产品：一体化示功仪、无线压力传感器、无线温度传感器、转速传感器、载荷传感器、油井RTU等。
2.2、主要硬件产品如下所示（有些可能不是按控产品，也可采用安控的RTU及安控相关的产品）：
2.3、现场安装示意图
游梁机井现场配置安装图(全无线)
螺杆泵现场配置安装图
电潜泵井、自喷井现场配置安装图
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