油田自动化系统中的油井监控技术运用范文

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摘要：石油在人们的日常生活中发挥着极其重要的作用，因此石油开采的数量、石油开采率等是石油开采企业所关注的要点。当前，我国多数油田所在的地区环境较为恶劣，并且油井的分布缺乏体系化，这为油田开采企业对油田开采的监控带来了一定难度。而油田自动化监控系统由于其造价低、实时性强、准确性高、维护成本低等优势特点而被油田开采企业所广泛采用，在油田开采企业实现安全生产、高效开采、快捷调度等方面发挥着重要的作用。

关键词：油田；自动化系统；监控技术

石油在人们日常生活中应用广泛，它在国民经济中占有重要的地位。近几年，我国油田开采技术得到了进一步提升，随着新技术的应用，油田开采效率大大提高，特别是油田自动化系统的开发与应用，给油田开采提供强有力的技术保障。

1油井参数RTU数据采集与存储部分组成及功能

（1）油井参数RTU数据采集与存储部分的功能介绍。抽油机不同的工作状态下所产生的数据参量是不同的，通过对数据参量的采集，绘制出数据曲线图，通过对数据曲线图的对比分析，可以对抽油机的工作状态、是否正常运作等进行了解，并根据实际情况安排故障排查、维修等，防止抽油机安全工作与生产，这一重要工作由抽油机数据采集系统来完成。数据采集主要分为两大类型，即开关输入信号量和模拟量数据采集。抽油机电机运行的状态、井场警铃与照明灯的开关控制以及开关状态等都属于前者，配电箱交流电压等交流电流数据属于后者，通过分析交流电流情况，可以对抽油机滤头悬点载荷与冲次、冲程等数据进行分析和判断，进而知晓采油时的油温、油压。抽油机数据采集系统除了收集监测以上重要数据外，其他冗余信息也可以被此系统所采集，为了确保所采石油的安全性，可以配置接入红外警告器，一旦有可疑信息产生，红外警告器则会发出警报通知。

（2）油井参数RTU数据采集与存储部分的组成。这一模块主要包括一次仪表、开关电源、RTU机箱、电缆线、RTU系统供电变压器与空气开关、安装附件等，这些部分之间相互配合，在抽油机数据采集系统中发挥着重要的作用。

（3）抽油机数据采集器。抽油机数据采集器是抽油机数据采集系统中的重要组成部分，它是搜集数据的关键载体。在此载体上，有一个数据通信口，数据通信口的主要作用是光电隔离，主要有RS232和RS485两个功能键，这两个功能键都可以进行设置。前者主要用于远程连接，比如可以与无线局域网适配器连接，也可以与无线数传电台连接，与集中控制器的无线通信通过远程连接得以实现。与RS232不同，后者主要通过总线的方式与集中控制器产生联系。在抽油机数据采集器上，RS232接口可以根据实际需要进行本地设置，也可以用于对抽油机数据采集器进行调试，除上述两项外，RS232接口可以与现场手操器进行连接。除了接口外，还有1个交流电接口、1个示功图接口、2个控制通道与12个4~20mA监控点接口。开关量主要是控制和监测现场照明灯、警铃、控制箱等的开关状态。模拟量主要作用是与测量仪表产生连接，以收集和监测油压、流量、油温和水压等数据。示功图和电流图连续检测，在有故障发生时可以及时发现并采取相应措施，并将数据结果进行上报。数据采集器除了收取数据之外，还具有看门狗的功能和充电器的功能，以确保数据收集系统安全稳定运行。

2数据传输

单井GPRS模块是数据传输的重要组成部分。抽油机作业过程中会传递数据和多种其他信息，通过无线网桥传递数据和信息的方式对于设备的要求比较高。不同类型通信线路的组网和数据传输都可以被系统所允许。无线通用方式是抽油机数据采集器和数据集中控制主机传递数据和信息时常用的方式，这种方式所需要配备的设备包括无线局域网桥、无线电台等。有限数据通信经常用于采油队与数据控制中心之间的信息传输，此时需要配备的设备包括光缆、PSTN等。

（1）无线数据电台传输。无线数据电台分别安装在抽油机数据采集系统的采集器上行和下行通信接口上，后者不断的、循环的扫描前者的数据，这样数据通信不再是一对一，而是一对多。无线数传电台传输方式下，数据传输准确性高、传输速度快、传输距离长，因此，在天气和地理环境恶劣的油田中应用广泛，有效控制和监测油田数据传输。

（2）无线局域网传输。当前，无线局域网的应用范围愈加广泛，相比较有线网而言，其更具便利性和可操作性，在地理环境和天气环境较为恶劣情况下其依然可以发挥作用，对网速的要求不高，成本较低，安装简便，覆盖范围广，传输速度快，因此，这一技术也应用到了抽油机数据采集系统中。当抽油机在作业时，可以通过无线进行远距离传输，一方面增加了数据收集的有效性和实时性，另一方面可以最大程度上确保系统不遭受黑客入侵，保证数据安全和系统安全。

（3）移动通信网传输。在无线局域网快速发展的同时，移动通信网技术越来越高，其使用范围也在逐渐扩大。移动通信网的主要特点是便捷、成本低廉、方式灵活，发送和接收数据非常方便，因此越来越多的企业应用移动通信网进行传输，油田也不例外。这种技术应用到数据收集系统中，数据集中传输、分散传输、大量传输和少量频繁传输等都可以快捷实现。

3数据分析

处理收集数据、监测抽油机工作状态、处理数据和其他信息等是大庆油井自动化监控系统的主要任务，除了以上任务外，其本身的功率因数图、电流图等都属于数据信息的一部分，同样需要监控系统来进行处理，这些工作任务对系统软件的设计提出了较高的要求，多任务系统才能够完成大量、不同类型的数据处理工作，DynamicC系统可以满足此要求。

（1）采集与处理功能模块。电机的电流、电压与公路、油井管道压力、光杆负荷、电机运行状态、系统本身的运作状态、开关状态等模拟数据都需要采集并处理。这些数据转化为图形后，通过间隙存储的方式储存到系统中。为了确保信息的有效性和精准性，抗干扰处理非常必要。

（2）逻辑处理功能模块。控制系统的设置主要是为了对采油机的作业状态进行控制、监测，根据收集上报的数据，分析不同状态下抽油机的工作情况，进而对抽油机的作业状态进行预测。其控制主要体现在对连喷带抽、空抽和时间定点的控制，除了控制之外，对抽油机运作过程中发生的问题和故障也同时做了记录。

（3）I/0驱动模块。由于抽油机工作中会产生大量的数据，大量数据的输入与输出所用时间较长，为了提高数据处理效率，需要把这些数据集中起来通过I/0驱动模块进行处理，由于此模块的存在，监测系统的实时性在很大程度上得以确保。除集中处理数据外，还可以对声音和灯光进行报警控制。

（4）通信模块。当前，Modbus协议以及无线传递是大庆油田自动化监控系统进行通信的两种方式，两种方式的基础不同，分别是基于RS232接口以及GSM短信息。

参考文献：

[1]廖智蔓，王树光.浅析自动化监控系统在广利油田注水站的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2012(01).

[2]蔡更喜.油田自动化监控系统的设计与应用[J].河南石油，2006(04).

[3]朱益飞.自动化监控系统在油田生产中的应用[J].工业计量，2006(03).

作者：刘殿军1；管翠翠2 单位：1.大庆石油工程监理有限公司，2.大庆油田装备制造集团