油气水井远程监控系统开发与应用

陈海波（威海职业学院，山东威海，264210）



油气水井远程监控系统开发与应用

陈海波
（威海职业学院，山东威海，264210）

摘要：油气水井监控系统适用于抽油机井、螺杆泵井、电泵井、自喷井、气举井、注水井，该系统通过安装在个测量点上的压力传感器、温度传感器、示功终端、电参数模块、流量计、现场音频视频设备等采集到各参数，可以自动分析动液面来智能调节抽油机的冲次，从而使泵处于最佳沉没度。现场的所有传感器都是无线的，现场不需布线，载荷传感器通过测量加速度来获取位移。

关键词：系统；油气；监控

0 引言

该系统技术先进、稳定可靠、数据准确、体积小巧、安装维护方便，获多项国家专利，目前代表我国该类产品的最高水平，在国际上处于先进水平。该系统符合中国石油A11项目规范要求，可适应各油田的企业标准。

1 系统介绍

这个系统是三个部分组成的，包括通信系统、监控中心和井口设备：监控中心由数据接收器、数据收发程序、数据库、WEB发布系统等组成；通信系统是利用的公共信息平台，一般只需考虑SIM卡和产生的流量，每月向移动公司交通信费；一个主机和多个测量传感器组成了前端设备，每隔一段时间，传感器就会采集数据，以无线方式向主机发送数据，主机接收数据后按照通信协议将数据打包封装，按照一定间隔周期以GPRS网络的方式，向监控中心的固定的IP发送数据。后台软件接收到数据后，将数据按照各种计算公式或者算法解析成可读数据或绘制图表，并保存在数据库里，对于某些信息，可以发送到指定的手机上。电信运营商提供的无线数据通信业务，包括GPRS，CDMA和3G，他的信号覆盖范围很广。要想实现现场设备到监控中心无距离的数据传送，只需要在设备上安装一个电信运营商给你办理的SIM卡就可以了。GPRS和CDMA可以实现远程图片监控，对于连续的视频，一个信道的信号还显不足，随着3G的发展，为油井的视频监控提供了方便。

本系统的RTU可以接GPRS、CMDA、3G、数传电台、光端机等。

2 系统功能

根据功图等参数自动计算动液面，根据动液面的变化来自动调节冲次。定时或随即采集功图、电流、电压、频率、压力、温度等参数，最多可以接45路模拟量。远程启停采油设备。根据功图等参数计算单井的产量。工作时率统计、用电量统计、根据采集的现场数据自动生成各种报表。数据保存和查询。根据设定的条件产生声光报警。远程拍照、远程视频，默认10分钟拍一张照片，时间间隔可调。含水、密度、产量实时精确测量等功能。

油井井场要监控的数据有很多，包括功图、三相电流电压、套压、油压、回压、温度等。其他的还有水套炉的压力，水套炉距离井口很远。有些监控系统相当传统，用的有线传感器连接的，那样给安装和施工增添了很大的麻烦，外观也不好看，时间一长，电线很容易就老化了，故障一个接一个，很难解决，很容易被雷劈，使主机很不稳定。要解决这些问题并不难，只须把全部传感器用无线短传的方法和监控主机通信。

2.1 示功终端模块

示功终端把位移传感器跟载荷组织在一起，用加速度传感器检测位移量，用电池作为电源，一届电池能用很长时间。方卡子和悬绳器是这个单元安装的地方，在搜集到某些参数的时候，通过无线传感器和RTU传递数据。量程有大有小，其中最大量程约为250KN。这个设备能跟主机一块应用，搜集的数据显示在主机上，也能用GPRS的方式向监控中心传递数据。

2.2 无线传感器模块

微功耗无线温度传感器、压力传感器可以以无线方式和RTU通信，也可以直接通过GPRS/CDMA发送到互联网。微功耗编程技术，使设备处于低功耗状态，电源为一次性电池，电池寿命按照5年设计，测量量程根据实际情况确定。

2.3 电参数模块

1）输入信号：三相交流50/60Hz电压、电流；输入频率：10～110Hz。电压量程（相电压）： 抽油机井500V，电泵井2500V。电流量程： 抽油机井100A，电泵井100A过载能力：1.4倍量程输入可正确测量；瞬间（＜10周波）电流5倍，电压3倍量程不损坏。

2.4 视频传输设备

设计嵌入式、模块化结构，里边增加了无线Modem，能自己工作，体积小，耗能小，可靠性比较好，可以和RTU一起传输视频，也可以一体化独立传输。前端采用DSP硬件编码发送，后端采用软件解码接收。视频质量动态可调，D1：704×576 CIF：352×288 QCIF：176×144，最高分辨率达到D1。传输速度快，在EVDO网络环境下，采用320x240分辨率传输彩色视频最高可达30帧/秒。不光支持动态IP，也支持固定IP，能解析动态域名，多种触发启动模式。在发出报警信号的同时，也能通过短信发送到手机。支持标准RS485总线，支持多路工业标准的控制。支持双向语音对讲，LPC编码，8KHz采样率，16bit量化，麦克风输入-46～-3dBV，1KΩ。

3 安装调试

3.1 抽油机监控主机安装

根据油田的情况，主机可以安装在电控柜里、挂在电控柜外，也可以重新加工一个大小合适的不锈钢机箱。如果另外配备机箱，在机箱内安装主机、接线排和电源开关，机箱的固定视现场情况而定，一般用膨胀螺丝固定在电控柜旁的水泥基座上，电源从电控柜的空气开关上面一排接线槽接至主机，EDA9033的数据线和电源线一道通过软穿线管连接到机箱。

3.2 载荷传感器安装

先卸载，在方卡子和悬绳器之间卡入或者套入载荷传感器，再用方卡子压紧载荷传感器，再加载。

3.3 压力传感器安装

先关闭阀门，装上三通，再将压力传感器和原来的压力表拧上，如果原来没有压力表，可直接将传感器拧上，然后打开阀门。

3.4 温度传感器的安装

温度传感器需根据现场条件进行设计，一般需要在油管上安装盲管。

3.5 电泵井主机安装

电泵井主机放在电泵室，EDA9033放在电控柜里，电源线和数据线接到主机上。

3.6 自喷井、气井监控主机安装

自喷井主机由于全是无线传感器，耗电很小，内置干电池，使用寿命根据发送数据的频度而定，采用太阳能供电能确保主机长期工作而不需更换电池（五年），太阳能机箱可以固定在自喷井气井的工作台顶部。

总结：工作人员搜集了很多数据，并进行了专业的分析，了解到了油井的过去和现在的使用情况。通过各种分析判断，他们对油井的作业情况，如何让油井的工作发挥的最好进行了分析总结，分析出了如何减少设备磨损、如何降低耗电、如何增加产量。通过对动液面的自动计算来调节抽油机的冲次，从而让泵工作在合理的沉没度，减少抽空现象。这些都使工作人员的劳动时间大大减少，在环境恶劣的条件下可以不外出作业，不仅节约用电，更加提高了采油效率。

参考文献

［1］王权；大庆油田有限责任公司数字油田模式与发展战略研究［D］；天津大学；2003 年

［2］陈安.油井检泵率影响因素分析［J］. 中国石油和化工标准与质量， 2011（04）.

［3］李华，马颖.应用电子技术专业课程体系改革初探［J］.中国电力教育，2009（19）.

［4］王权.解析石油行业信息化［J］.数字化工，2004（12）：5-7.

The development and application of remote monitoring system of oil and gas wells

Chen Haibo
（Weihai Vocational College Weihai Shandong，264210）

Abstract：Oil and gas wells monitoring system is suitable for pumping wells，screw pump wells，pump wells，flowing well，gas lift wells，injection wells，the system through the pressure mounted on the measuring point sensors，temperature sensors，indicator terminals，electrical parameter module，flow meters，live audio video equipment to capture the various parameters that can automatically analyze the fluid level to intelligently adjust the pumping stroke frequency，so that the pump is in the best sinking degrees.All sensors are wireless-site，on-site no wiring，load sensors to obtain displacement by measuring the acceleration.

Keywords：system；Oil and Gas；monitor