油田生產(chǎn)遠(yuǎn)程無(wú)線計(jì)量系統(tǒng)研究與應(yīng)用

韓光 韓凌 薛廣超

[摘 要]油田生產(chǎn)遠(yuǎn)程無(wú)線計(jì)量系統(tǒng)是指通過(guò)傳感、射頻、通訊等技術(shù)，對(duì)油田計(jì)量生產(chǎn)單元進(jìn)行全面感知，實(shí)現(xiàn)油井計(jì)量數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和計(jì)量裝置遠(yuǎn)程控制以及對(duì)油井生產(chǎn)運(yùn)行狀況監(jiān)控和管理的目標(biāo)。本文以新疆風(fēng)城油田為例，結(jié)合業(yè)務(wù)需求，設(shè)計(jì)研發(fā)了油田生產(chǎn)遠(yuǎn)程無(wú)線計(jì)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)的應(yīng)用，有效降低了油井計(jì)量設(shè)備的投資成本及后期運(yùn)維費(fèi)用，降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了精細(xì)管理水平。

[關(guān)鍵詞]遠(yuǎn)程無(wú)線計(jì)量系統(tǒng)；RTU；油田生產(chǎn)

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.04.051

[中圖分類號(hào)]TE977 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1673-0194（2016）04-00-02

0 引 言

新疆油田風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)共有352座計(jì)量管匯，擔(dān)負(fù)著稠油精確計(jì)量的重任。計(jì)量數(shù)據(jù)的正確性直接影響作業(yè)區(qū)原油產(chǎn)量的準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)以及對(duì)油井的精細(xì)調(diào)控，因此計(jì)量管匯數(shù)據(jù)的傳輸起著至關(guān)重要的作用。目前，計(jì)量數(shù)據(jù)的傳輸均通過(guò)埋在地下的傳輸線纜進(jìn)行通信。鹽堿腐蝕、線纜老化、搶險(xiǎn)意外都可能造成傳輸線纜的斷裂，進(jìn)而造成無(wú)法計(jì)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年因這些原因造成的計(jì)量中斷都達(dá)幾十次。為了切實(shí)改善這種情況，提高計(jì)量單元的自動(dòng)化程度，保障計(jì)量系統(tǒng)的高效運(yùn)行，設(shè)計(jì)研發(fā)遠(yuǎn)程無(wú)線計(jì)量系統(tǒng)已勢(shì)在必行。同時(shí)，也為后續(xù)新疆油田開(kāi)展遠(yuǎn)程無(wú)線計(jì)量系統(tǒng)推廣工作提供借鑒。

1 遠(yuǎn)程無(wú)線計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 總體架構(gòu)

無(wú)線計(jì)量系統(tǒng)是基于計(jì)量RTU（從站）控制并與接轉(zhuǎn)站通信RTU（主站）通過(guò)ZigBee方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，實(shí)現(xiàn)計(jì)量參數(shù)設(shè)定、自動(dòng)計(jì)量、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的全新計(jì)量方式。無(wú)線計(jì)量控制系統(tǒng)由3部分組成，即計(jì)量裝置與計(jì)量RTU、通信RTU與接轉(zhuǎn)站監(jiān)控部分、SCADA系統(tǒng)監(jiān)控部分，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

1.2 計(jì)量裝置及計(jì)量RTU

計(jì)量裝置為多通閥和稱重計(jì)量?jī)x，多通閥和稱重計(jì)量?jī)x信號(hào)以有線方式接入計(jì)量RTU。多通閥接入計(jì)量RTU共有5路信號(hào)，4路為多通閥閥位反饋（DI），1路為閥位控制（DO），其中閥位控制由繼電器控制電控箱內(nèi)交流接觸器從而控制多通閥實(shí)現(xiàn)倒井。稱重計(jì)量?jī)x共兩路信號(hào)接入RTU，兩路為稱量斗左右位。

計(jì)量RTU控制器采集多通閥，稱重儀信號(hào)，通過(guò)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)自動(dòng)倒井計(jì)量、計(jì)量參數(shù)設(shè)置及存儲(chǔ)、計(jì)量產(chǎn)量發(fā)布等功能。

1.3 通信RTU及接轉(zhuǎn)站監(jiān)控

通信RTU控制器通過(guò)ZigBee方式與多個(gè)計(jì)量RTU通信。觸摸屏與通信RTU以RS485方式通過(guò)Modbus RTU協(xié)議進(jìn)行通訊，操作人員通過(guò)觸摸屏可實(shí)現(xiàn)計(jì)量參數(shù)設(shè)置及讀取、啟停計(jì)量、排序設(shè)置與計(jì)量時(shí)間設(shè)置等。計(jì)量RTU發(fā)布計(jì)量產(chǎn)量后由觸摸屏保存歷史數(shù)據(jù)（15天），并可進(jìn)行精確查詢，如圖2所示。

通信RTU利用已建有線網(wǎng)絡(luò)通過(guò)Modbus TCP協(xié)議將數(shù)據(jù)上傳至SCADA系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1.4 SCADA系統(tǒng)監(jiān)控

通過(guò)SCADA系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)量界面可實(shí)現(xiàn)接轉(zhuǎn)站、計(jì)量管匯自由切換，對(duì)選定的計(jì)量管匯，可查看并修改計(jì)量RTU中已存儲(chǔ)的“自動(dòng)排序”計(jì)量設(shè)置，包括各個(gè)管匯的排序、罐次、時(shí)間、定時(shí)/定次等參數(shù)，還可以遠(yuǎn)程啟動(dòng)或停止計(jì)量。如圖3所示。

另外，通過(guò)SCADA系統(tǒng)計(jì)量結(jié)果查詢界面，可按區(qū)塊、站號(hào)以下拉框方式對(duì)顯示的計(jì)量結(jié)果進(jìn)行篩選，也可通過(guò)計(jì)量開(kāi)始時(shí)間對(duì)計(jì)量結(jié)果進(jìn)行篩選，顯示指定時(shí)間內(nèi)的計(jì)量結(jié)果。如圖4所示。

2 應(yīng)用效果

新疆風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)采用遠(yuǎn)程無(wú)線計(jì)量系統(tǒng)以來(lái)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了計(jì)量數(shù)據(jù)集中監(jiān)控、計(jì)量遠(yuǎn)程啟停、數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳和裝置故障報(bào)警等功能，有效降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了油田計(jì)量自動(dòng)化應(yīng)用水平和管理水平，達(dá)到“裝置可靠、運(yùn)行平穩(wěn)、計(jì)量準(zhǔn)確、交油合格”的目標(biāo)，具有廣泛推廣價(jià)值。