井口数据采集与监控平台系统 技术方案盘锦福瑞电子科技有限公司二零一四年四月二十六日1、 项目实施概述油井采油过程中，普遍存在着人工巡检劳动强度大、数据采集不准不及时、设备安装维护难等诸多问题。及时了解井下油藏信息做参考调整抽油机运行状态，对提高油井采收率，降低能耗和机械磨损，都有很广泛的意义。“智能抽油机”就是根据采集地面抽油机各类信息数据，经过优化计算推算井下油藏情况绘制示工图以及抽油机平衡度的平台系统。本项目实施范围在欢采第二作业区所辖的13口抽油机井和8套注水增压系统的智能管理。实施目标是在采油井游梁式抽油机及井口水套炉、高架罐上安装各种传感器和智能控制器，在井场安装摄像头，以及远程采集注水增压泵数据系统，实现数据采集、数据远传到新12#计量站，并通过后台综合分析软件，对抽油机的工作参数调整到最优化，油井管理科学化，从而达到油田生产节能和增产的目的。该系统克服传统人工取样、人工巡井测量模式，增加油井生产数据的及时性、准确性，更有助于生产管理。对井场实时视频监控，第一时间为管理者提供油井及水井状态。 2、 项目建设内容项目建设包括井口设备安装、高架罐设备安装、加热炉设备安装、摄像头安装、站内测控终端安装、通讯链路建设等。根据现场查看，具体井场井位分布情况复杂，各站油井数量相差悬殊，井位分散最大距离在站区方圆5公里之内。最小分布在百米之内。井场间或井场与站区间分布有管线、高架罐、高压线路、井架等金属设施。针对实际情况，对井口设备、通讯设备的选择分为有线和无线方式。各站测控主机的数量根据具体井位分布适当安排。本项目油井井口智能抽油机测控系统，检测新12#站、39#站和58#站及其下辖12口油井采油情况。根据现场实际情况，共需要测控传感设备为12套（温度、压力、功图），球机2套，枪机10套，温度传感器9套（加热炉出口），大罐液位仪2套，井场测控主机箱10套（RTU、DTU、电参模块、备用电源），网桥设备10套。水井井场设备无线远传设备8套。新12#站监控中心站网桥终端设备4套，监控台一套（含平台软件）。具体分布情况：站号分布井号井口设备测控主机罐液位仪加热炉温度传感水井视频设备网桥水井远传设备备注新12#站16-10上；15-310；220215-309；17-311；16-11；17-5011；17-5110225网桥终端4套监控台1套39#站15-3107；15-3108；14-509；16-311；15-11；551414-10 55158#站12-508；13-2109；欢34；13-508；12-509；331312-510；13-510；332合计121010298101083、 单井设备单井设备包括监测油井视频设备、水井数据远传设备、井口数据采集设备、高架罐液位监测设备、加热炉出口油温监测设备、以及接收一定区域内信号的采集发送设备。3.1抽油机设备3.1.1 远程数据控制终端。它可以设置不同类型的油水井，具有油、水井通用性，负责接收并执行控制中心控制指令，管理载荷、压力变送器和智能流量控制器设备完成载荷、压力、流量数据的采集、存储、显示、转发及远程水量调控。具有本地显示功图、压力、流量等数据功能。无线数据采集处理器内置大容量非易失存储器。当数据传输通道故障时，可对采集数据临时存储，可存储现场7天数据采集量。当网络恢复后重新进行发送。具有ZigBee、GPRS和无线局域网传输协议，同时可以提供串口通信方式传输数据。同时具有系统的工作电压、电池电量、充电系统、开关机状态判别，压力超限判别及报警。3.1.2 电参量模块。它通过安装在抽油机电机控制柜中三相电感器，测量抽油机运行时电机的电流和电压，通过计算可判断抽油机运行状态和平衡度，经过平台优化计算，数据结果直观地显现给监控人员。 3.1.3 微功耗无线压力（温度）变送器。它优化电路设计、优化用电管理、优化通信协议，实现了无线通信“微功耗”设计。采用微发射功率和高灵敏度接收策略，适于电池供电。具有电池电量实时在线监测功能，低于设定值自动报警，提醒用户及时更换电池。具有数字显示功能，便于现场观察及校准，可以在现场设定采集间隔、数据发送间隔、报警上下限等参数。采用码分多址调制方式，允许在同一区域多部设备传输数据而不会互相干扰。3.1.3微功耗无线载荷变送器。它是用来对抽油机井（游梁式抽油机井、皮带井抽油机井等）进行功图数据采集，是抽油机井进行故障诊断、产液量计算的一个重要设备。采用位移载荷一体化方式，主体为钢质结构，能够保证抗撞击无损坏。采用微发射功率和高灵敏度接收策略；严格按照国家无线电管理委员会对民用无线控制装置的技术要求生产；采用码分多址调制方式，允许在同一区域多部设备传输数据而不会互相干扰；采用无线数据传输方式，取消布线，解决了因电缆造成的影响修井作业，电缆容易折断、设备可靠性差，接口容易进水等问题。该系列仪表具有精度高、抗腐蚀、抗冲击、抗震动、高稳定性、抗电磁干扰等优点；信号处理电路采用当今国际先进的ARM16位超低功耗处理器和信号处理芯片；采用3.8V大容量锂电池供电，常规可使用35年；信号处理采用无线抄表专用433MHz频率，无需另外购买通讯频率及频点。安装位置如下图：3.2井场视频监控设备 井场视频系统包括架杆、一体化摄像机、智能分析视频DVR等设备，实现井场视频图像实时采集传送。 现场采用高速球机和防爆枪机两种CCD摄像头。配备室外防护罩，在大风、暴雨、暴雪、低温等极端环境下均能正常工作。智能视频DVR是新一代的智能化视频监控产品，它集视频采集、视频压缩、模数转换、智能控制、视频分析、网络传输等功能为一体。视频传输拓扑图如下： 3.3 高架罐液位由于高架罐布线困难，我们采用太阳能供电方式。设备包括太阳能板、锂电池、液位传感器、液位电信号转换器、温度传感器、温度电信号转换器、无线数据发射模块、天线等部件。如图：3.4 加热炉出口温度采集 采用井口温度采集同样的无线传感器，测量井口加热炉原油出口温度并远传到新12#站，给操作人员判断加热炉状态提供参考。3.5 注水井设备3.5.1 注水井增注泵数据采集业已实现自动化控制，原系统采用西门子PLC或智能仪表对增注泵的进出口压力、温度、流量等数据进行采集。我们将对这些数据进行整合，上传至新12#站数据服务器，统一在数据界面显示。3.6测控柜设备井场设立防雨电控柜，内置信号采集模块及DVR，对该区域集中的抽油机电参量数据、示功图数据、井口数据、注水数据、高架罐液位数据及视频数据等信号进行采集，并通过网桥上传至新12#计量站值班室，为系统平台提供现场数据之用。现场应用图如下：3.8 数据传输网络根据现场实地勘察，现场除了一小部分井距离较近之外，大部分井相距较远，且分布较为分散，而且还有视频这样的高码率数据，综合经济性和现场环境，我们认为架设网桥传输数据是合理的。拓扑图如下：4、 站内设备4.1 平台软件介绍采用我公司自主研发的工控设备作为数据服务器，架设我公司研发的软件，对现场数据进行处理、分析，并通过人机界面直观、生动地显现到用户眼前。数据处理系统对现场采集数据进行集中处理，产液量、用电量、压力等每小时计算存储显示一次，产液量、用电量有日累计量。特定授权终端用户能进行有关信息数据的录入、修改、远程控制操作。4.2油水井专用服务器软件4.2.1根据用户设定采集间隔发送采集指令自动采集和数据存储；4.2.2通过各管理组数据网关，与油水井远程数据控制终端（测控主机）进行数据交换；4.2.3处理客户端指令，对远程数据控制终端进行设置和控制；4.2.4进行报警信息处理；4.2.5进行油水井故障诊断分析和异常现象处理；4.2.6具有强大的数据存储和处理功能。可以同时保留每口油水井的所有数据。 如下图：4.3油水井控制客户端软件 油水井基本数据、油水井测控设备运行参数、报警参数设置。包括：设备编号的设定，监测时间的设定，远程参数的设定与修改，监控设备的添加、删除等； 根据用户设定的采集间隔发送采集指令自动采集和数据存储； 处理客户端指令，对远程数据控制终端进行设置和控制； 历史资料的查询，具有示功图、各种电参数、井口压力、流量数据、报警信息等数据及图表、曲线的查询。如下图：4.4基层客户端警报处理软件 生产情况突变（功图异常、停产、停电等）、液量变化达到一定设定值、压力异常、温度异常、电流、电压异常、注水量出现较大异常、停注等。列表方式展示报警，方便查询; 声控报警，不同的报警内容以不同的声音提醒; 现场仪表的防盗报警功能（压力突然为零时无论是处于定时发送数据状态还是待机状态都应及时向后台发送报警信息）。如下图所示： 6、 系统特点 采样精度高，速度快，数据稳定抗干扰能力强； 可根据用户需要实现系统预警功能； 扩展性强，可方便加入信号； 开放性强，可根据用户需要编制数据处理或控制程序； 信道频率433MHz、2.4GHz属于国际免费频率，无需额外增加费用。7、 设备材料表13 / 13