高煜 張兵文 唐山職業(yè)技術(shù)學(xué)院

大慶油田油井遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)

高煜 張兵文 唐山職業(yè)技術(shù)學(xué)院

針對大慶油田油井所在地偏離市區(qū)，環(huán)境、交通、通信等方面相對較為落后，為此設(shè)計了一套油井遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由井口控制器、防火墻、CDMA/GPRS、傳感器、實時數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用服務(wù)器以及Web服務(wù)器等構(gòu)成。通過對現(xiàn)場抽油機生產(chǎn)參數(shù)（載荷、液位、溫度、壓力等）以及設(shè)備運行狀態(tài)進行遠程實時監(jiān)控，監(jiān)控中心可對數(shù)據(jù)進行記錄、分析與處理，制作各種報表和示功圖，及時下達控制指令控制遠程井場運行狀況，維護井場的正常運行。本系統(tǒng)能夠?qū)畧龇秶鷥?nèi)的情況進行實時監(jiān)控，遇到異常情況及時啟動報警機制，及時了解井場運行狀況，有效地避免井場被盜現(xiàn)象。

油井；遠程實時監(jiān)控；系統(tǒng)設(shè)計；報警；檢測

1 系統(tǒng)設(shè)計原則與思路

大慶油田油井所在地偏離市區(qū)，環(huán)境、交通、通信等方面相對較為落后，為此設(shè)計了一套油井遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由井口控制器、防火墻、CDMA/GPRS、傳感器、交換機、配電管理計量站、實時數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用服務(wù)器以及Web服務(wù)器等構(gòu)成，采用數(shù)字無線電或者CDMA/GPRS、無線橋等通信方式。圖1為油井遠程監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架[1-2]。

監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計原則與思路主要包括：

（1）開發(fā)前端數(shù)據(jù)采集終端，主要是對油井運行參數(shù)數(shù)據(jù)進行采集，選擇配套的傳感器以及現(xiàn)場報警系統(tǒng)。

（2）井場數(shù)據(jù)遠程傳輸，通過無線通信，及時將油井運行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳回監(jiān)控中心。

（3）設(shè)計后臺監(jiān)控系統(tǒng)，主要是處理井場傳回的實時數(shù)據(jù)，起到對各類數(shù)據(jù)處理的作用。

（4）單片機具有高集成度和運行可靠等特點，結(jié)合適應(yīng)性強的傳感器，對抽油井現(xiàn)場的運行數(shù)據(jù)實時采集，實現(xiàn)對井場的監(jiān)控以及現(xiàn)場設(shè)備異常運行報警功能。

圖1 油井遠程監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架

2 系統(tǒng)的建立

針對大慶油田抽油設(shè)備泵抽空情況，設(shè)計油井遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以有效避免事故的發(fā)生。該系統(tǒng)投入使用后，可實現(xiàn)控制油井的液位，遠程監(jiān)控運行狀態(tài)，最大限度地避免桿斷裂或者其他故障帶來的損失，提高油田產(chǎn)量，還能減少人員現(xiàn)場巡井次數(shù)，降低工作人員作業(yè)強度，使油井生產(chǎn)運行更加高效。

井場一般在遠離市區(qū)的地方，遠程監(jiān)控中心設(shè)置在總部或者調(diào)度部門。通過遠程控制軟件（由客戶端程序和服務(wù)器端程序構(gòu)成）實現(xiàn)對井場的實時監(jiān)控[3]，遠程軟件還能在后臺總部控制井場機器的開關(guān)。井場遙測主機信號經(jīng)過放大、調(diào)度，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)傳信號傳回監(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據(jù)處理信號的結(jié)果，實時監(jiān)控井場運行參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常情況，直接發(fā)出控制命令，停止電機運行待修，實現(xiàn)井場無人值守。

井場正常工作過程中涉及到的傳感器包括電壓傳感器、溫度傳感器、電流傳感器、聲波液位傳感器、位置傳感器、載荷傳感器、防偷盜紅外線傳感器以及監(jiān)控開關(guān)傳感器，主要功能是將油井的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷夯螂娏餍盘?，傳輸?shù)竭h程油井控制RTU，可根據(jù)井場實際需要增加系統(tǒng)擴展接口，以滿足井場發(fā)展需求[4]。

3 系統(tǒng)功能及作用

3.1 系統(tǒng)功能

（1）報警功能。井場設(shè)施受到破壞或者被盜都會立即啟動報警系統(tǒng)以及非法進入井場報警系統(tǒng)，對于超出范圍的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將自動保存。

（2）檢測功能。通過監(jiān)控系統(tǒng)實時檢測并記錄運行參數(shù)，包括溫度、壓力、電壓、電流、液面、示功圖等。

（3）井場運行數(shù)據(jù)查詢功能。日常運行及歷史數(shù)據(jù)可以立即查詢，包括時間數(shù)據(jù)，處理和備份各種數(shù)據(jù)報表，以便管理人員及時查閱。

（4）實現(xiàn)遠程監(jiān)控、拍照，并且將照片傳回監(jiān)控中心。

（5）訪問權(quán)限設(shè)置功能。主要分為操作員、管理員以及系統(tǒng)管理權(quán)限，使用密碼進行訪問。

（6）輔助功能。通過該功能可以及時監(jiān)控盜油、液面過低、管道堵塞、電壓不穩(wěn)等異常情況，同時將異常信號傳回中心進行處理。

3.2 系統(tǒng)作用

（1）提高石油產(chǎn)量。通過該系統(tǒng)對異常情況的處理，能夠及時調(diào)整井場工作制度，避免生產(chǎn)間斷，提高采油井的工作效率，進而保障石油的生產(chǎn)率。

（2）減少能耗損失。遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以對每一口油井進行單井能耗計算，并對于不合理的環(huán)節(jié)進行調(diào)整，減少空抽能耗損失。

（3）減小井場盜竊損失。本系統(tǒng)能夠?qū)畧龇秶鷥?nèi)的情況進行實時監(jiān)控，遇到異常情況及時啟動報警機制，以了解井場運行狀況，有效地避免井場被盜現(xiàn)象發(fā)生。

（4）管理質(zhì)量提升。改變了以前落伍的人工管理方式，通過系統(tǒng)監(jiān)控各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，能夠更加全面地掌握油井生產(chǎn)情況，遇到異常能夠及時處理，減少不必要的誤判，提高了油井工作效率。

4 結(jié)語

針對大慶油田油井分布分散、通訊、交通以及管理不便等問題，設(shè)計了一套油井遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)，主要是對現(xiàn)場抽油機生產(chǎn)參數(shù)（載荷、液位、溫度、壓力等）以及設(shè)備運行狀態(tài)進行遠程實時監(jiān)控。監(jiān)控中心通過對數(shù)據(jù)的記錄、分析與處理，制作各種報表和示功圖，及時下達控制指令控制遠程井場運行狀況，維護井場的正常運行；同時，對于歷史重要數(shù)據(jù)超過限定額度進行報警，并及時自動保存到數(shù)據(jù)庫，將報警信號及時傳回監(jiān)控中心，保障井場生產(chǎn)正常運行。

[1]趙智勇．油田監(jiān)測指標預(yù)測預(yù)警開發(fā)動態(tài)系統(tǒng)[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2010.

[2]李秀錦．油井遠程集群監(jiān)測自動計量技術(shù)的應(yīng)用[J]．長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2004，19（4）：41-42.

[3]張乃祿，姚萱萱，李選鋒，等．基于無線網(wǎng)絡(luò)的遠程注水監(jiān)控系統(tǒng)[J]．油氣田地面工程，2011，30（12）：61-63.

[4]朱慶忠，楊和義．基于C/S和B/S體系結(jié)構(gòu)的數(shù)字油田應(yīng)用系統(tǒng)[J]．石油學(xué)報，2004，25（4）：67-70.

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.038