稠油单井计量远程调控研究与应用

乔龙巴特 李洁 单雪薇 王晓君

[摘    要] 油井采出液计量是生产动态分析、措施制定调整的重要依据。采油站目前采用就地计量方式，存在占用岗位人员多、工作效率低、管理难度大、计量设备设施故障状态无法直观暴露等问题，投用稠油单井计量远程调控，由中控室远程下发计量指令，有效提高工作效率，通过计量设备设施远程故障诊断，快速定位故障管汇，提供准确单井采出液计量数据。

[关键词] 计量方式;远程调控;计量数据

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 13. 046

[中图分类号] TP315    [文献标识码]  A      [文章编号]  1673 - 0194（2020）13- 0101- 02

1      前    言

在稠油油田，油井自动计量、多通阀选井技术已经成功应用，自动化技术发展已取得长足进步。稠油单井计量远程调控是稠油油田自动化建设急需解决的技术难题。为降低员工的劳动强度，提高工作效率，解决计量故障不及时排查问题，需要开发一套稠油单井计量远程调控系统，实现所辖接转站统一集中监控、计量设定和指令下发。2019年，作业区将稠油单井计量远程调控作为一项关键技术研究，突破稠油远程计量技术难题，实现计量系统的全面自动化，中控室1人即可完成常规油井日常计量工作，减少一线操作员工工作量，大幅提高工作效率，有助于提高现场计量工作精细化管理，为稠油生产单井动态分析、措施制定、优化调整提供准确数据依据。

2      远程计量系统简述

稠油单井计量远程调控系统，采用Winform开发平台，建立“通讯测试—计划比对—执行验证”指令下发机制，实现通讯异常自动甄别、计量计划差异比对、执行结果安全验证等功能，实现计量指令远程批量下发成功执行;采用HSL组件框架，实现跨平台读取、提取计量器故障码，准确定位故障设备属地，自动統计计量故障，为及时掌握计量设备问题、故障处理提供信息依据。

常见远程计量系统能够实现单管汇指令下发，上位机单独对一个现场管汇计量控制器建立通讯连接进行远程指令下发，无法实现多站指令批量下发功能。稠油单井计量远程调控系统可同时对多个管汇计量控制器批量指令下发。

传统远程计量系统只能够做到指令下发，提取现场计量控制器启停状态，无法判断计量设备是否存在故障。本系统在提取启停状态的同时，可跨平台读取现场控制器故障码，以图表等多种形式展示。

3      中控室远程监控建设

3.1   总体设计思路

稠油单井计量远程调控系统，通过无线WIFI或有线光纤传输的方式发送计量指令。现场称重计量控制器，根据稠油单井计量远程调控系统下达的指令，自动执行计量任务;每口单井计量完成后，服务器可及时获取计量装置号、通道号，计量开始时间、计量结束时间、产液量等信息。由于该系统可同时进行多站多井的计量指令下发，服务器也可以一次性获取多套计量装置、多个通道的计量信息，方便及时获取计量信息，提高劳动效率;使用浏览器/服务器（B/S）架构同步实现数据网上发布。同时，在数据库开发方面，大量使用存储过程访问后台数据库并处理数据。

设备传输层主要完成将多通阀计量数据通过PLC控制器，利用Modbus TCP/IP网络协议，通过无线WIFI或有线光纤实现数据的传输，是远程自动计量系统的通讯网络传输基础。

数据采集层是利用计算机网络、数据库接口，通过编写触发器、SQT、SQD以及算法对数据进行统一加工、处理和分析，实现数据的采集以及转存功能。

用户应用层是指用户通过客户端应用程序或IE对发布的功能进行计量结果查询，通过中控室SCADA系统和稠油单井计量远程调控系统对现场的生产情况进行可视化查看，远程控制、指令下达，实现稠油单井计量远程控制。

3.2   系统功能设计

通过稠油单井计量远程调控系统上位机下达指令，计量PLC系统受到指令后进行计量功能启动，计量结果反馈至服务器。

对接协议，使用C#语言自主实现Modbus通讯协议，不仅能够满足传统Modbus等协议对寄存器的读写操作，并且突破传统采集器单次采集地址长度最大120的限制，并能够支持列表类型的数据采集。内置多种RTU、PLC通讯协议，兼容目前在用多种类型控制器传输协议，可与RTU直接配置连接，可轻松接入自动化数据、设备管理信息。

分布式采集，支持Modbus等协议的分布式采集，充分利用C#语言并发特性，即每个RTU使用一个单独的进程根据RTU点表规则去采集数据，每个进程之间无共享数据，每个进程都是一个单独的个体，一个RTU出现问题，并不影响其他RTU的数据采集。充分利用分布式采集，保证读取数据的高效性、稳定性、容错性。

数据处理，RTU直接采集的数据需要经过预处理才能够使用，采集器开发了预处理表达式的解析模块，支持四则运算法则及精度处理，并可在不同操作系统使用，用户可灵活配置。

3.3   系统功能

如图1所示，稠油单井计量远程调控系统，分为数据采集、指令下发、发布存储、故障判断、系统管理五类，通过网络将计量数据回传作业区发布，辅助相关科室生产动态分析，迅速制定有效措施，提高油井产量。

（1）数据采集模块：批量提取现场管汇计量指令是按所属采油站、接转站、管汇提取当前时间的实时计量数据，包含计量排序、计量时间、计量干预设定，用于采油站提交的计量计划进行比对。

（2）指令下发模块：将采油站提交的计量计划导入系统，将提取到的计量指令与采油站每日的计量计划进行比对，剔除与现场一致的计量指令，避免重复下发无效指令，减少了90%以上的无效指令下发时间，将不一致的部分逐站逐条下发指令，下发结束后弹出提示框，显示指令下发成功数目及失败数目，最后验证下发结果，通过再次提取指令下发的管汇计量信息，与下发指令进行验证，确认指令是否正确下发至现场控制器。计量指令下发完成后提取现场计量器的启停状态，下发计量器启停指令，重复获取启停状态即可将现场当前时间的计量状态信息提取出来，验证管汇启动指令是否下达成功。

（3）发布存储模块：计量数据通过PLC控制器间的通信协议将数据自动采集到服务器中，并在系统界面上进行显示。系统是建立在自动化专网中，只能在专网中进行查看，为了能使计量数据在办公网上实现数据发布，需要将计量数据上传到自动化Oracle数据库。在服务器中通过SQT、SQD对语句进行触发实现计量结果数据及时转存。

（4）故障判断模块：通过采集每个管汇IP地址与设备ID，通过测试每一个管汇和上位机之间的网络通讯情况判断通讯故障，测试结果异常的显示为红色中断，生成网络通讯状态表，快速定位通讯故障管汇。通过采集每个管汇多通阀左右位故障监测点跨平台读取、解析现场RTU故障代码进行诊断，准确定位故障设备，快速定位计量器故障管汇，实现自动统计，为故障快速解决提供信息依据。

（5）系统管理模块：通过配置通讯中断检测（GHIP.Json）、井地址管理（Well.Json）、启停控制管理（Station.Json）三方面内容，可用于新增管汇、井的添加，日志自动生成在制定文件夹下。

3.4   应用效果

系统投用后，在风城油田作业区厂级监控中心1 人即可完成油田所有接转站计量任务指令，全厂300余个管汇计量指令下发时间1小时内即可完成，改变了以往就地式翻斗计量、现场计量设定的工作模式。根据需要，每天对油井可进行多次计量，跟踪油井任意时间段的产油情况，保证计量结果准确性。通过稠油单井计量远程调控系统自动甄别网络状态、通讯中断异常报警、设备故障自动识别，将统计的故障管汇每日报送至采油站落实原因，有利于计量器故障问题透明化。

4      结论及认识

稠油单井远程计量模式改变了“稠油单井就地计量”的现状，减少一线操作员工工作量及运行成本，有利于集中精细化管理计量工作，提高单井动态分析的准确性，为“接转站无人值守、工艺参数自动采集、计量过程远程控制”提供了技术支撑。通过加强远程计量过程监督，快速定位计量设备故障管汇，便于技术人员及时掌控现场计量设备运行情况，中控室1人即可下发全厂计量指令，提高了工作效率，保障了计量數据准确性，辅助区块产量标定，为油田生产动态分析和措施制定调整提供准确数据支持。

主要参考文献

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