賈展鵬

摘要：天然氣作為我國的清潔化能源，人們對其依存度液越來越高，隨著蘇里格氣田的大規(guī)模開發(fā)，開發(fā)管理企業(yè)面臨的管理難度也越來越大。目前作業(yè)區(qū)管轄范圍廣，地理跨度大，交通條件相對不太便利，沙漠腹地工作環(huán)境惡劣，采氣工作人員勞動強度大，設(shè)備監(jiān)控效率并不高。隨著氣田發(fā)展，我們也開始提出物聯(lián)網(wǎng)條件下的智能化氣田監(jiān)控，數(shù)字化時代的到來，對研究實時監(jiān)測和智能化控制系統(tǒng)的研究提出迫切要求。

關(guān)鍵詞：天然氣;范圍廣;監(jiān)控效率;智能化

一、采氣工藝監(jiān)控需求分析

（一）井場數(shù)據(jù)采集現(xiàn)狀

（1）現(xiàn)有無線遠(yuǎn)傳信號不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)上傳效果差;

（2）存在井場套壓、氣體檢測數(shù)據(jù)未能自動上傳功能，巡井工作強度依舊很大;

（3）數(shù)據(jù)采集受無線信號傳輸影響，并且數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度存在一定的偏差，不能正確直觀顯示。

（二）監(jiān)控系統(tǒng)需求分析

根據(jù)我廠現(xiàn)有情況，結(jié)合目前數(shù)據(jù)監(jiān)控現(xiàn)狀，對現(xiàn)有氣田井場監(jiān)控進行改造。主要考慮氣井生產(chǎn)實時監(jiān)控，監(jiān)控數(shù)據(jù)采集對生產(chǎn)有無直接影響，氣井所處環(huán)境惡劣，能否滿足正常生產(chǎn)工況，生產(chǎn)現(xiàn)場安全隱患突出，對井場的安全狀況進行可靠、準(zhǔn)確的監(jiān)視是氣田安全生產(chǎn)的保障。

（三）主要監(jiān)控數(shù)據(jù)

（1）壓力數(shù)值

主要監(jiān)控油管壓力、套管壓力，利用那個無線壓力傳感器進行采集。油壓顯示是氣井生產(chǎn)狀況的直觀表現(xiàn)，油壓高，則氣井供液能力強，相反則比較弱。套壓是指氣井油套環(huán)形空間的壓力，同樣由無線壓力采集器采集，它的大小反映環(huán)形空間壓力大小。

（2）溫度

溫度監(jiān)測主要是對氣井生產(chǎn)凍堵情況的預(yù)防。

（3）流量

流量監(jiān)測主要是對氣井供氣流量變化的監(jiān)控。

（4）泄漏氣體濃度。

我廠存在高硫氣井，氣井泄漏氣體檢測是主要安全監(jiān)控措施，通過對環(huán)境氣體濃度的檢測進一步確?，F(xiàn)有環(huán)境是否具備安全作業(yè)條件。

（5）視頻圖像

建立圖像傳輸，進一步對分散廣闊，偏遠(yuǎn)的井、站進行監(jiān)控，從而進一步降低采氣工人力勞動強度。

（6）截斷閥

截斷閥門遠(yuǎn)程操作，是自控系統(tǒng)執(zhí)行器，該單元在接收到中央控制中心指令后，自主進行開啟、關(guān)閉操作，進一步實現(xiàn)對輸送管道中氣體的通斷實現(xiàn)控制。

系統(tǒng)功能需求

對目前井場生產(chǎn)數(shù)據(jù)及環(huán)境狀況進行采集，將采集數(shù)據(jù)通過井口RTU遠(yuǎn)程傳輸監(jiān)控中心。并且對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行采集、分析、處理、進一步實現(xiàn)數(shù)據(jù)、環(huán)境信心在中央處理器中的管理，從而提高生產(chǎn)決策的及時性和準(zhǔn)確性，從而達(dá)到對井場的智能化管理的目的。

二、基于物聯(lián)網(wǎng)條件下的主要系統(tǒng)功能：

（1）生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時采集

實時采集井場氣井油壓、套壓、井口溫度、流量、泄漏氣體濃度等，實現(xiàn)生產(chǎn)過程參數(shù)統(tǒng)一監(jiān)視、生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理等功能。

（2）生產(chǎn)過程控制

過程管控是物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的重要安全操作控制，該功能能夠在氣井出現(xiàn)異常高壓及低壓的異常情況下，進一步實現(xiàn)遠(yuǎn)程關(guān)閉截斷。高壓安全截斷，低壓實現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)氣井。

（3）生產(chǎn)環(huán)境安全狀態(tài)監(jiān)控

環(huán)境安全監(jiān)測，針對高含硫氣井硫化氫氣體監(jiān)控、監(jiān)測。并通過遠(yuǎn)程監(jiān)測數(shù)據(jù)及時評估作業(yè)環(huán)境的安全程度，下發(fā)操作人員安全作業(yè)指令。

（4）生產(chǎn)現(xiàn)場視頻監(jiān)控

采用視頻監(jiān)控代替人工巡視，及時了解現(xiàn)場情況，提高安全巡檢的效率和可靠性。

三、智能化氣田監(jiān)控系統(tǒng)硬件實現(xiàn)

結(jié)合總體氣田監(jiān)控系統(tǒng)方案，對氣田井場現(xiàn)場、傳輸網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控管理中心進行有效集成。

（一）數(shù)據(jù)采集與控制子系統(tǒng)組成

數(shù)據(jù)采集與控制通過氣井井場現(xiàn)場的采集傳感器、井口控制器 RTU 和其它輔助設(shè)備組成，良好的采集傳感器及完備的井口控制器進一步?jīng)Q定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。

（二）數(shù)據(jù)采集控制子系統(tǒng)配置

（1）溫度、壓力無線傳感器

無線壓力傳感器 P102-T、無線溫度傳感器 T101-F，由電源模塊、采集處理模塊、無線收發(fā)模塊及存儲模塊組成，集檢測傳感器、ZigBee 無線射頻技術(shù)、路由技術(shù)為一體的新型傳感器。

傳感器內(nèi)部集成 A/D 轉(zhuǎn)換器的MSP430F149 單片機，A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入端接有信號調(diào)理電路模塊，信號調(diào)理電路模塊由依次相接的放大電路和濾波電路模塊組成，放大電路的輸入端接有壓力或溫度傳感器。[1]

（2）硫化氫泄漏檢測傳感器

BX-XP-913H檢測儀運用當(dāng)前最先進的微電子處理技術(shù)，通過 32 位微處理器和 24 位數(shù)據(jù)采集器后，多次進行全量程的溫濕度補償，然后用高純度的標(biāo)準(zhǔn)氣體進行標(biāo)定校準(zhǔn)，指示精度0.1ppm;指示范圍 0～100ppm;可直接輸出模擬電流 4～20mA，模擬電壓 0.4～2V、0～5V，可快速、準(zhǔn)確地檢測目標(biāo)氣體，無零點漂移，抗干擾能力強，含有最高三防設(shè)計：防高濃度過載、防人員誤操作、防雷擊，使其即使在惡劣的環(huán)境下，也能安全使用。[1]

（3）LGX 楔形流量計

LGX 楔形流量計，是一種新型差壓流量測量傳感器。當(dāng)流體通過流量計流件時，下流流體產(chǎn)生壓降，壓降的大小與通過管道的流量或流速在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)遵循能量守恒定律——伯努力方程和流動連續(xù)性方程，管道中的瞬時流量與在 V 型節(jié)流件上、下游取壓口處所測得的差壓的平方根成正比關(guān)系，所以只需要上下游取壓口的差壓值，就可以求出流過管道的流量或流速。[1]

（4）視頻服務(wù)器

智能化監(jiān)控系統(tǒng)采用 BNC-IPV800HDW 視頻服務(wù)器。H.264 視頻壓縮技術(shù)及 OggVorbis 音頻壓縮技術(shù)將視頻圖像進行壓縮、分析等預(yù)處理，并將處理之后的視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為交換機可以接受的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模式，經(jīng)交換機轉(zhuǎn)無線網(wǎng)橋傳輸至監(jiān)控管理中心。

結(jié)論

本文針對氣井生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)需求功能方面進行了簡單分析，通過氣井管理現(xiàn)狀，進一步分析系統(tǒng)需求。并且根據(jù)系統(tǒng)需求簡單介紹實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及集中監(jiān)控的硬件構(gòu)成，從溫傳、壓傳、流量計、視頻服務(wù)幾個方面進行配置，采用現(xiàn)場傳感器、一體化高速云臺攝像機、井口控制器RTU 等設(shè)備構(gòu)建了信息采集系統(tǒng);利用無線網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)信息傳輸;搭建服務(wù)器構(gòu)建監(jiān)控管理中心。系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)三層構(gòu)架為基礎(chǔ)，完整的搭建了智能化氣田監(jiān)控系統(tǒng)硬件平臺，確保了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 梁寶娟，高志亮.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字化井場建設(shè)中的應(yīng)用[J].西安郵電學(xué)院學(xué)報，2010，15（6）：88～93.