电力监控系统用于油井生产管理

段正忠

重庆水利电力职业技术学院

电力监控系统用于油井生产管理

段正忠

重庆水利电力职业技术学院

新型电力监控系统具有较高稳定性，并在操作流程、运行环境、传输速度方面有了显著改善，其盲区比原来缩短了10m的范围。系统可保证工作电压稳定在48 V上，使系统能够全方位地对油井深层区域进行监控，确保运行环境的安全性，及时对数据做出处理。采用高速转子360°全方位旋转控制，改变了传统只有俯角30°的监视范围，并可以拍摄到距地表0.1 cm的精确画面。油井中液体流速的测定可由电脑控制，只要在电力监控系统中设定好每分钟所达到的最大流速与最小流速范围，该系统便会自动控制流速变化，从而减少管理人员的日常工作量。

电力监控系统；油井开发管理；稳定性；全方位

为确保油田生产的稳定进行，技术部门加大对电力监控系统的研发，不断改革创新，在电力监控方面有了新的突破。新型电力监控系统具有较高稳定性，并在操作流程、运行环境、传输速度方面有了显著改善，其盲区比原来缩短了10m的范围。

1 电力系统的发展历史

传统监控系统使用普通缆线，可靠性较差，有时会导致整个运行系统瘫痪，对系统管理人员的安全存在着极大的隐患。并且监控俯角只能达到30°～40°范围内，存在很大的盲区；线路的带宽窄且传输数据量大，导致传输回路中数据的堵塞；信号采用模拟信号传输，在线路传输的安全性差，容易导致图像失真，并且还夹杂着噪声的积累。

随着科学技术的不断进步，中国石油行业逐渐崛起，经不断革新相关技术，尤其对监控系统工作提出重要举措。政府投入大量经费研发电力监控系统，对其安全性着重研究。传统监控系统采用的是保护继电器，一旦有大电流通过时会自动切断整个回路部分，确保生产安全。在经过技术改造后，磁悬浮继电器应运而生。与传统监控系统相比，该系统不仅线路内阻增大，阻碍强电流的能力增强，并且监控传输的质量也有了明显的改善[1]。另外，对系统线路部分加以改造，优化了系统的内部硬件设施，不但使系统传输的速度提高，并且画面接收的质量、数据的安全性及对周围环境的检测能力都有了进一步的提升。

2 油井电力监控系统特点

（1）先进性。电力监控系统采用三维立体阴影捕捉技术，在视觉上产生强有力的震撼效果，对残缺的画面可以捕捉放大，自动调整色阶的对比度，使画面的饱和度接近于流体画面的效果，其分辨率可达到1 024×720，运动效果的捕捉时间缩小到毫秒。经过慢放镜头可以很清楚地看到物体的运动轨迹，给人以完美的视觉效果。

（2）保密性。油井电力系统采用数字信号编码技术，在传输线路上添加了编码器和译码器，当信号在传输信道传输过程中可防止信息被窃取[2]。并且对数据编码采用了十六位进制编码序列，与二进制、八进制、十进制的相比而言，不仅编码的程序更加复杂，并且编码数据的兼容性也得到了进一步的提高。

（3）稳定性。电力监控系统的图像采用打包成帧的方式，通过交换机运送到Web服务器上。在数据成帧的途中，系统首先将数据划分为IPV6报头的形式，该形式与IPV4相比，不仅压缩的数据段扩展到128位上，并且可确保大量数据包被压缩也不会在传输路段丢失。另外，芯片控制采用单硅集成电路可保证其传输稳定性，远远大于CCIP封装的性能。

3 系统应用

（1）对油井数据采集与处理。数据采集工作是在变配电监控系统的基础上对集成的数据进行处理的过程，一般采用三相电流在信源和信宿部分实现电流的变换，在交换过程中，交流电源转换为直流电源，并将工作电压调整到48 V。由于交流电在传输过程中易形成感应磁场，对传送的数据信号造成干扰，严重时会导致数据包丢失，因此在油井中需要使用直流电的通信电源。使用直流电另一大优势在于，采集处理过程中不需要借助载波过滤器进行过滤，而是以双向直线的形式进行传播，电力监控能够系统更深入的到达油井深层区域。传统油井监控系统只能到达油井的浅层区域，对深层高电流、高电压的运行环境难以承受。而随着电力技术发展，新型电力系统可保证工作电压稳定在48 V上，使系统能够全方位地对油井深层区域进行监控，确保运行环境的安全性，及时对数据做出处理。

（2）对油井进行全方位监控。传统油井监控画面只能拍摄到距地表2m的物体，对设备正常工作运行中的参数不能进行完整拍摄，当设备出现故障时，工作人员才可获悉设备工作的参数发生了变化。而新型电力监控系统采用高速转子360°全方位旋转控制，改变了传统只有俯角30°的监视范围，并可以拍摄到距地表0.1 cm的精确画面，这就表示画面流线像素和实际物体像素基本相同。当画面流畅度不清晰时，监控系统可实现对象捕捉，对粗制画面进行放大，观察其失真的参数图像，可以实现对各个角落全面监视[3]。另外，监控系统可对设备正常工作时的电压、电流等进行有效控制，当发现设备工作参数发生异常变化时，监控系统会闪现出不同颜色的灯光，提醒管理员及时做好防范措施，以避免遭到重大的经济损失。

（3）人机交换。电力监控系统可设定自动控制功能，并提供简洁的操作平台，每隔一定周期刷新一次，确保运行参数的正确，在油井电力监控系统人机交换功能中，部分操作流程可代替人工操作流程。在一些机械参数设置时（如CAD机械工程制图），有些参数可能与实际要求的参数有差异，该系统会自动扫描部分运行参数，对有差距的数据进行标注。另外在设备运转中，油井中液体流速的测定可由电脑控制，只要在电力监控系统中设定好每分钟所达到的最大流速与最小流速范围，该系统便会自动控制流速变化，从而减少油井管理人员的日常工作量。

[1]贲艳波．油田电力系统自动化控制技术应用及发展趋势[J]．油气田地面工程，2013，32（7）：78-79.

[2]揭福衢．浅论电气自动化在油田化工中的应用[J]．科技创新导报，2010（24）：45-47.

[3]苑康强，陈文华，郭培源，等．基于实时操作系统μC/OS—Ⅱ的嵌入式GUI设计实现[J]．北京工商大学学报：自然科学版，2005（2）：34-35.

（栏目主持关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.048