段正忠

重慶水利電力職業(yè)技術學院

電力監(jiān)控系統(tǒng)用于油井生產管理

段正忠

重慶水利電力職業(yè)技術學院

新型電力監(jiān)控系統(tǒng)具有較高穩(wěn)定性，并在操作流程、運行環(huán)境、傳輸速度方面有了顯著改善，其盲區(qū)比原來縮短了10m的范圍。系統(tǒng)可保證工作電壓穩(wěn)定在48 V上，使系統(tǒng)能夠全方位地對油井深層區(qū)域進行監(jiān)控，確保運行環(huán)境的安全性，及時對數據做出處理。采用高速轉子360°全方位旋轉控制，改變了傳統(tǒng)只有俯角30°的監(jiān)視范圍，并可以拍攝到距地表0.1 cm的精確畫面。油井中液體流速的測定可由電腦控制，只要在電力監(jiān)控系統(tǒng)中設定好每分鐘所達到的最大流速與最小流速范圍，該系統(tǒng)便會自動控制流速變化，從而減少管理人員的日常工作量。

電力監(jiān)控系統(tǒng)；油井開發(fā)管理；穩(wěn)定性；全方位

為確保油田生產的穩(wěn)定進行，技術部門加大對電力監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)，不斷改革創(chuàng)新，在電力監(jiān)控方面有了新的突破。新型電力監(jiān)控系統(tǒng)具有較高穩(wěn)定性，并在操作流程、運行環(huán)境、傳輸速度方面有了顯著改善，其盲區(qū)比原來縮短了10m的范圍。

1 電力系統(tǒng)的發(fā)展歷史

傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)使用普通纜線，可靠性較差，有時會導致整個運行系統(tǒng)癱瘓，對系統(tǒng)管理人員的安全存在著極大的隱患。并且監(jiān)控俯角只能達到30°～40°范圍內，存在很大的盲區(qū)；線路的帶寬窄且傳輸數據量大，導致傳輸回路中數據的堵塞；信號采用模擬信號傳輸，在線路傳輸的安全性差，容易導致圖像失真，并且還夾雜著噪聲的積累。

隨著科學技術的不斷進步，中國石油行業(yè)逐漸崛起，經不斷革新相關技術，尤其對監(jiān)控系統(tǒng)工作提出重要舉措。政府投入大量經費研發(fā)電力監(jiān)控系統(tǒng)，對其安全性著重研究。傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)采用的是保護繼電器，一旦有大電流通過時會自動切斷整個回路部分，確保生產安全。在經過技術改造后，磁懸浮繼電器應運而生。與傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)不僅線路內阻增大，阻礙強電流的能力增強，并且監(jiān)控傳輸的質量也有了明顯的改善[1]。另外，對系統(tǒng)線路部分加以改造，優(yōu)化了系統(tǒng)的內部硬件設施，不但使系統(tǒng)傳輸的速度提高，并且畫面接收的質量、數據的安全性及對周圍環(huán)境的檢測能力都有了進一步的提升。

2 油井電力監(jiān)控系統(tǒng)特點

（1）先進性。電力監(jiān)控系統(tǒng)采用三維立體陰影捕捉技術，在視覺上產生強有力的震撼效果，對殘缺的畫面可以捕捉放大，自動調整色階的對比度，使畫面的飽和度接近于流體畫面的效果，其分辨率可達到1 024×720，運動效果的捕捉時間縮小到毫秒。經過慢放鏡頭可以很清楚地看到物體的運動軌跡，給人以完美的視覺效果。

（2）保密性。油井電力系統(tǒng)采用數字信號編碼技術，在傳輸線路上添加了編碼器和譯碼器，當信號在傳輸信道傳輸過程中可防止信息被竊取[2]。并且對數據編碼采用了十六位進制編碼序列，與二進制、八進制、十進制的相比而言，不僅編碼的程序更加復雜，并且編碼數據的兼容性也得到了進一步的提高。

（3）穩(wěn)定性。電力監(jiān)控系統(tǒng)的圖像采用打包成幀的方式，通過交換機運送到Web服務器上。在數據成幀的途中，系統(tǒng)首先將數據劃分為IPV6報頭的形式，該形式與IPV4相比，不僅壓縮的數據段擴展到128位上，并且可確保大量數據包被壓縮也不會在傳輸路段丟失。另外，芯片控制采用單硅集成電路可保證其傳輸穩(wěn)定性，遠遠大于CCIP封裝的性能。

3 系統(tǒng)應用

（1）對油井數據采集與處理。數據采集工作是在變配電監(jiān)控系統(tǒng)的基礎上對集成的數據進行處理的過程，一般采用三相電流在信源和信宿部分實現電流的變換，在交換過程中，交流電源轉換為直流電源，并將工作電壓調整到48 V。由于交流電在傳輸過程中易形成感應磁場，對傳送的數據信號造成干擾，嚴重時會導致數據包丟失，因此在油井中需要使用直流電的通信電源。使用直流電另一大優(yōu)勢在于，采集處理過程中不需要借助載波過濾器進行過濾，而是以雙向直線的形式進行傳播，電力監(jiān)控能夠系統(tǒng)更深入的到達油井深層區(qū)域。傳統(tǒng)油井監(jiān)控系統(tǒng)只能到達油井的淺層區(qū)域，對深層高電流、高電壓的運行環(huán)境難以承受。而隨著電力技術發(fā)展，新型電力系統(tǒng)可保證工作電壓穩(wěn)定在48 V上，使系統(tǒng)能夠全方位地對油井深層區(qū)域進行監(jiān)控，確保運行環(huán)境的安全性，及時對數據做出處理。

（2）對油井進行全方位監(jiān)控。傳統(tǒng)油井監(jiān)控畫面只能拍攝到距地表2m的物體，對設備正常工作運行中的參數不能進行完整拍攝，當設備出現故障時，工作人員才可獲悉設備工作的參數發(fā)生了變化。而新型電力監(jiān)控系統(tǒng)采用高速轉子360°全方位旋轉控制，改變了傳統(tǒng)只有俯角30°的監(jiān)視范圍，并可以拍攝到距地表0.1 cm的精確畫面，這就表示畫面流線像素和實際物體像素基本相同。當畫面流暢度不清晰時，監(jiān)控系統(tǒng)可實現對象捕捉，對粗制畫面進行放大，觀察其失真的參數圖像，可以實現對各個角落全面監(jiān)視[3]。另外，監(jiān)控系統(tǒng)可對設備正常工作時的電壓、電流等進行有效控制，當發(fā)現設備工作參數發(fā)生異常變化時，監(jiān)控系統(tǒng)會閃現出不同顏色的燈光，提醒管理員及時做好防范措施，以避免遭到重大的經濟損失。

（3）人機交換。電力監(jiān)控系統(tǒng)可設定自動控制功能，并提供簡潔的操作平臺，每隔一定周期刷新一次，確保運行參數的正確，在油井電力監(jiān)控系統(tǒng)人機交換功能中，部分操作流程可代替人工操作流程。在一些機械參數設置時（如CAD機械工程制圖），有些參數可能與實際要求的參數有差異，該系統(tǒng)會自動掃描部分運行參數，對有差距的數據進行標注。另外在設備運轉中，油井中液體流速的測定可由電腦控制，只要在電力監(jiān)控系統(tǒng)中設定好每分鐘所達到的最大流速與最小流速范圍，該系統(tǒng)便會自動控制流速變化，從而減少油井管理人員的日常工作量。

[1]賁艷波．油田電力系統(tǒng)自動化控制技術應用及發(fā)展趨勢[J]．油氣田地面工程，2013，32（7）：78-79.

[2]揭福衢．淺論電氣自動化在油田化工中的應用[J]．科技創(chuàng)新導報，2010（24）：45-47.

[3]苑康強，陳文華，郭培源，等．基于實時操作系統(tǒng)μC/OS—Ⅱ的嵌入式GUI設計實現[J]．北京工商大學學報：自然科學版，2005（2）：34-35.

（欄目主持關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.048