王永存

(大慶油田技術監(jiān)督中心,黑龍江 大慶 163000)

某油田公司機采井、泵類(摻水泵、熱洗泵、注水泵)和加熱爐等重點耗能設備的監(jiān)測工作，由該公司節(jié)能技術監(jiān)測評價中心負責。2021年監(jiān)測各類耗能設備7 100臺，其中機采井監(jiān)測5 118臺，占比72.08%，每年機采井的監(jiān)測工作成為該監(jiān)測評價中心的重中之重。由于機采井監(jiān)測數(shù)量多，數(shù)據(jù)處理量大，進一步加大了技術人員的工作量。在該監(jiān)測評價中心現(xiàn)有數(shù)據(jù)錄入管理系統(tǒng)基礎上，以機采井節(jié)能監(jiān)測為試點，進一步向前端延伸，構建機采井節(jié)能監(jiān)測數(shù)據(jù)遠程采集系統(tǒng)。實現(xiàn)機采井監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動采集與計算評價，并采集部分現(xiàn)場照片，達到測試結果與分析評價的可溯源。

1 油田數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前，節(jié)能技術監(jiān)測評價中心機采井節(jié)能監(jiān)測每次需要2名現(xiàn)場操作人員，一人負責連接電能分析儀，讀取機采井電參數(shù)；另一人負責現(xiàn)場抄錄電參數(shù)及井號、設備型號等其他參數(shù)。測試完成后，交予技術管理人員錄入數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)并結合采油廠提供的井下參數(shù)完成計算，形成監(jiān)測評價結果。測試過程中，由于現(xiàn)場記錄主要以人工手寫為主，字跡不工整造成數(shù)據(jù)錄入環(huán)節(jié)識別困難等問題，所以導致無法溯源。中石油各油田多數(shù)已采用數(shù)字化油田模式，采集機采井各項參數(shù)傳入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可實時分析計算。而中石油第三方節(jié)能監(jiān)測機構尚未實行機采井設備自動采集與分析評價。

2 機采井節(jié)能監(jiān)測數(shù)據(jù)遠程采集系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)架構

機采井節(jié)能監(jiān)測數(shù)據(jù)遠程采集系統(tǒng)硬件主要由電能分析儀、便攜式示功儀、無線路由器和手持PAD終端四部分組成；軟件基于Android平臺開發(fā)，內置于手持PAD終端，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)計算、分析、存儲、上傳等功能。

其中，電能分析儀用于測量機采井運行電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等電參數(shù)，通過無線路由器傳輸至手持PAD終端。便攜式示功儀用于測量抽油機載荷、位移等參數(shù)，并將測量數(shù)據(jù)通過藍牙傳輸至手持PAD終端。手持PAD終端內置軟件接收電能分析儀和便攜式示功儀測量數(shù)據(jù)，結合錄入的其他參數(shù)完成對機采井的計算評價，并通過4G網絡上傳至節(jié)能監(jiān)測中心數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)存儲。機采井節(jié)能監(jiān)測數(shù)據(jù)遠程采集系統(tǒng)架構如圖1所示。

2.2 硬件設備改造方案

電能分析儀、便攜式示功儀不具有無線通信功能，因此為其外接無線中轉器，先將設備采集到的信息通過無線中轉器，借助無線網絡傳輸給手持PAD終端。

為了實現(xiàn)兩類設備與無線中轉器的通信，分別對兩類設備做不同的改造，措施如下：

1)電能分析儀無線改造。將該分析儀通過有線連接至無線路由器，設置該分析儀的IP，F(xiàn)TP賬號密碼，作為無線自組網通信的唯一指向地址。該分析儀每次測量的數(shù)據(jù)，均會存儲在本地SD卡。手持PAD終端通過WLAN無線連接路由器，再通過該分析儀的預設IP和FTP賬號、密碼，抓取其測試數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行解密、轉換，提取有效數(shù)值，完成該分析儀的測試數(shù)據(jù)采集、傳輸和展示。

2)便攜式示功儀無線改造。功圖參數(shù)包括載荷、位移、沖程以及沖次等參數(shù)信息，功圖參數(shù)測量可采用無線傳輸功能一體化儀表模塊，將傳感器、調理電路、處理電路和無線藍牙模塊集成到一塊儀表內部，便于攜帶、安裝。

采用一體化無線便攜式示功儀，數(shù)據(jù)通過藍牙傳輸至手持PAD終端，無需增加數(shù)據(jù)轉換模塊。

2.3 軟件系統(tǒng)實現(xiàn)方案

該系統(tǒng)軟件基于Android平臺進行開發(fā)，架構如圖2所示。主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、計算分析、存儲、上傳等功能。

該系統(tǒng)軟件分為首頁、測試、上傳、公式和標準五個主頁面。其中，公式和標準頁面用于展示機采井系統(tǒng)效率計算公式和評價標準。

1)首頁。該軟件默認顯示首頁，顯示根據(jù)節(jié)能監(jiān)測中心數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)PC端下達的當日測試計劃，包括測試井的數(shù)量、井號等。

圖1 機采井節(jié)能監(jiān)測數(shù)據(jù)遠程采集系統(tǒng)架構示意

圖2 機采井節(jié)能監(jiān)測數(shù)據(jù)遠程采集系統(tǒng)軟件架構示意

2)測試。測試頁面會顯示測試計劃列表及當前的網絡狀態(tài)。測試列表具有添加功能，可臨時添加測試井號，錄入測試井的信息。若網絡連接成功，則通過時間條件篩選，可查詢歷史的測試記錄；若為離線狀態(tài)，僅可顯示當日的測試井號、各項采集數(shù)據(jù)狀態(tài)。

3)上傳。上傳頁面包括了單井基礎數(shù)據(jù)錄入、照片信息上傳及接收硬件測試數(shù)據(jù)上傳等界面功能。單井基礎數(shù)據(jù)錄入信息界面如圖3所示。

4)計算公式。軟件中計算公式依據(jù)GB/T 33653—2017《油田生產系統(tǒng)能耗測試和計算方法》中7.2節(jié)相關內容。

5)評價標準。機采井節(jié)能監(jiān)測評價標準依據(jù)GB/T 31453—2015《油田生產系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測規(guī)范》中4.1節(jié)內容評價。

圖3 單井基礎數(shù)據(jù)錄入信息界面示意

評價過程中，抽油機井系統(tǒng)效率(稀油井)限定值和節(jié)能評價值為綜合考慮油田儲層類型、泵掛深度、井眼軌跡等影響因素后的計算值。

當基礎數(shù)據(jù)、采集信息都完善時，軟件自動得出各項指標計算結果和評價結果，并得出綜合評價結果。其中各單項指標都合格時，判定為綜合評價合格。

3 應用情況

該數(shù)據(jù)遠程采集系統(tǒng)實施后，通過采集機采井設備運行電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等參數(shù)和抽油機光桿功率及功圖；應用手持PAD終端對現(xiàn)場設備型號參數(shù)拍照保存，作為數(shù)據(jù)分析及溯源依據(jù)。徹底改變了以往人工抄錄式的監(jiān)測模式，現(xiàn)場測試人員只需連接儀器和現(xiàn)場拍照即可，節(jié)約了時間。實現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動采集與評價計算，大幅提高了節(jié)能監(jiān)測的效率。

4 結束語

機采井節(jié)能監(jiān)測數(shù)據(jù)遠程采集系統(tǒng)的應用，實現(xiàn)了對機采井監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、計算、評價等功能；通過無線網傳輸至生產管理中心數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了對機采井的實時監(jiān)控。對于偏遠地區(qū)現(xiàn)場信號不理想時，可采用將采集數(shù)據(jù)臨時儲存在手持PAD終端方式，網絡信號恢復正常后再統(tǒng)一上傳至數(shù)據(jù)庫，大幅提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，避免因網絡信號差而導致的數(shù)據(jù)傳輸問題。