浅谈油田单井注水数字化建设

2015-06-29李迎科马保刚姚鹏飞

科技资讯 2015年11期

李迎科　马保刚　姚鹏飞

摘要：该文介绍了油田在单井注水自动控制系统中采用PLC控制、GPRS无线网络通讯传输、远程计算机集中控制，达到油田单井注水无人值守控制系统。由于单井注水站分布点多、距离远，偏僻且分散，注水设备的操作及管理都需要人工完成。不能保证注水工艺的实时性与准确性，同时也不利于油田数字化进程发展。设计集信号采集、处理、传输、管理为一体的自动化单井注水控制系统，具有一定的推广价值。

关键词：单井注水无人值守 GPRS

中图分类号：TE32 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（b）-0045-02

Abstract：Introduced in single well water injection in the automatic control system adopts PLC control，GPRS wireless network communication transmission，remote computer centralized control，to achieve single well water injection unattended control system.As a result of single well water injection station localities，distance，remote and scattered，the operation of the water injection equipment and management all need human to complete.Can't guarantee real-time and accuracy of water injection process，but also not conducive to the advancement of oilfield digitization process.Design collection of signal acquisition，processing，transmission，management as one of the single well water injection automation control system，has a certain popularization value.

Key words：single well water injection；unattended；GPRS

随着国内油田大力开采，出油率下降，在许多地区油田属复杂小断块油藏，开发中得不到有效的能量补给，为了提高采油率，油田不得不对油层进行高压注水。我国部分油井分布比较分散，规模化差，为了保证采油量，单井注水成为常态。对于单井值守的操作人员有很大的生活及作业难度。单人单井，注水站离生活区遥远且偏僻，很多站的生活用水都是问题。如何将分散性单井注水变成集中化、自动化、人性化；做到运行、控制、管理，远程无人值守，成为我们有待解决的一个重要问题。

1 总体方案

油田单井注水无人值守系统由PLC现场控制系统、GPRS网络传输系统、远程监控系统这三方面组成。总体结构如图2

2 PLC现场控制系统的组成

（1）现场控制系统由西门子S7-200系列224控制模块、EM235模拟量模块、440变频器、现场控制柜、GPRS通讯模块、压力变送器、电磁流量计、温度变送器、变频电机及注水泵组成。如图1。

（2）主要功能：西门子440变频器拖动注水泵变频电机，通过PLC控制指令来启动、调节注水泵，来调整注水系统的压力和注水流量。现场的注水压力、温度、流量、频率等模拟量通过EM235模块将模拟量转转为数字量传输到PLC控制模块，通过GPRS无线传输到远程控制中心。控制系统分为远程/就地两种操作模式。现场控制柜设置就地操作按钮及参数仪表，便于调试阶段对现场设备进行控制操作及数据观察。调试完成后可通过切换开关切换到远程控制模式，实现自动无人值守状态

3 GPRS网络通讯系统

单井注水泵站与远程控制中心通讯采用GPRS无线通讯，注水分站PLC将控制数据及运行参数统一处理后，通过GPRS DTU无线终端将数据传输到远程主控PLC上综合观测，集中分部处理。GPRS传输数据传输由主控站GRM200G模块、从站PLC模块、SIM卡及移动GPRS运行通道。还可以借助短信或电话的形式，实现PLC的远程短信控制，短信查询和短信报警。

实际工程中，注水流量、压力、温度等传感器于控制机房距离较远，铺设电缆成本极高，通过远程无线GPRS数据采集系统，可极大地节约系统的施工成本，降低系统的维护费用。这种通讯方式具有覆盖广，传输速度快及组网成本和运行费用低的特点。

4 远程监控系统

远程监控系统由联网监控计算机来实现，连接因特网并安装OPC SERVER会自动从控制服务器获取数据。组态软件通过OPC窗口，可检测和控制PLC运行，并记录历史报警和历史数据等运行参数，来控制就地运行的注水设备。

组态画面：运行数据显示画面、实时运行曲线画面、设备启停控制画面、故障报警画面、报表输出画面。

实时运行控制：注水泵的启动/停止；电机风扇的启动/停止；润滑油泵的启动/停止；出口阀门的开/关；

运行状态：注水泵运行指示；电机风扇运行指示；润滑油泵运行指示；出口阀门的开关状态指示；电流显示；电压显示；出口压力显示；入口压力显示；润滑油压显示；润滑油温显示；输出频率显示；出口瞬时流量显示；出口累计流量显示。

故障报警状态：注水泵故障指示；电机风扇故障指示；润滑油泵的故障指示；出口压力高报警状态；入口压力低报警状态；润滑油温高报警状态；变频故障报警状态；

实时曲线显示：对注水泵排出压力、流量与时间的对应曲线。可直观观察出设备的运行状态和注水工艺参数是否相互对应。

报表输出画面：对每日的运行数据进行自动打印输出，便于存档。

5 结语

GPRS无线网络单井注水泵站自动控制系统，以油田数字化为设计方针、人性化的设计理念、单井分散布置，集中控制。我国目前已在青海、吐哈等油田投入运行。整套系统对各单井的注水状态、运行参数实时反馈给控制中心，提高了生产效率、降低工人的劳动强度、提升了油田的数字化、自动化进程。

参考文献