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    無(wú)線傳感器在數(shù)字化油田的應(yīng)用

    2021-09-17 10:09:38高楊
    關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

    高楊

    摘要:在數(shù)字化油田的建設(shè)過程中,無(wú)線傳感器的應(yīng)用,通過專業(yè)化的產(chǎn)品、通信技術(shù)的結(jié)合,能夠有效的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、控制的建設(shè)要求,有效的提升油田的數(shù)字化水平。本文結(jié)合某數(shù)字化油田建設(shè)的實(shí)際情況,對(duì)無(wú)線傳感器的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

    關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);數(shù)字油田;建設(shè)應(yīng)用

    前言:

    在某油田企業(yè)開展數(shù)字化油田的建設(shè)過程中,結(jié)合井口數(shù)字化建設(shè)工作的開展,使用無(wú)線傳感器設(shè)備、ZigBee通信技術(shù),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過程中使用的抽油機(jī)油井、螺桿泵油井、電潛泵油井、注水井等油井,進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)采集,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息的有效共享。

    一、數(shù)字化油田的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品選型

    在該油田的數(shù)字化建設(shè)過程中,主要在井口數(shù)字化建設(shè)過程中,應(yīng)用了無(wú)線傳感器,搭建了數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。為更好的保證對(duì)井口的終端控制、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備的控制、通信的控制要求,需要對(duì)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),選擇適用的產(chǎn)品,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全應(yīng)用。

    (一)總體結(jié)構(gòu)

    在進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中,要對(duì)數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)通信和采集驅(qū)動(dòng)等三個(gè)部分進(jìn)行傳感器的應(yīng)用。第一,對(duì)每個(gè)油井的井口進(jìn)行無(wú)線傳感器的設(shè)置,進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的設(shè)備應(yīng)用。第二,通過利用ZigBee技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),建立無(wú)線傳感器的網(wǎng)絡(luò),在每一個(gè)平臺(tái)的井口位置,將所有的無(wú)線儀表進(jìn)行集中的接入,使用無(wú)線RTU,形成Mesh網(wǎng)絡(luò),不斷地提高通訊安全性。其中在每個(gè)RTU中,可以接入最多64塊儀表。第三,在該系統(tǒng)中,要求使用的無(wú)線儀表、無(wú)線RTU等設(shè)備都要能夠支持手動(dòng)操作調(diào)試,更有利于進(jìn)行維護(hù)。第四,使用無(wú)線RTU,進(jìn)行無(wú)線傳感器設(shè)備數(shù)據(jù)的采集,然后通過通信網(wǎng)絡(luò)的配套應(yīng)用,將信息傳至監(jiān)控中心,并能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)存儲(chǔ),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的完善應(yīng)用。第五,在該系統(tǒng)中,要求在監(jiān)控設(shè)備中,進(jìn)行油氣水井的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)建設(shè),然后能夠使用網(wǎng)頁(yè)的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)布。

    (二)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)

    在該系統(tǒng)中,在通信設(shè)計(jì)中,使用了ZigBee+CDMAIX相結(jié)合的形式,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集、傳輸,控制,并且能夠?qū)⒉煌臄?shù)據(jù)及時(shí)的傳輸?shù)胶笈_(tái),在后臺(tái)的管理中,實(shí)現(xiàn)對(duì)各種信息數(shù)據(jù)的有效共享,有效管理等效果。為保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信安全穩(wěn)定效果,需要對(duì)ZigBee無(wú)線部分和CDMA應(yīng)用部分進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)。第一,在ZigBee無(wú)線部分中,結(jié)合該油井中每一個(gè)叢式井場(chǎng)中,普遍存在3-4處相對(duì)集中的井口實(shí)際,使用短距離ZigBee無(wú)線技術(shù),進(jìn)行信息傳輸,能夠有效的降低施工成本,并且減少施工的強(qiáng)度。ZigBee技術(shù)應(yīng)用,能夠在各種通信頻段中,進(jìn)行高速的傳輸。尤其是在2.4GHz的頻率中,可以達(dá)到250Kbit/s的傳輸速度,應(yīng)用效果突出。第二,在CDMA應(yīng)用部分的設(shè)計(jì)過程中,針對(duì)該油井建設(shè)過程中,井站之間是分散的,并且和作業(yè)區(qū)的監(jiān)控中心,具有較長(zhǎng)的距離。而井口的生產(chǎn)過程中,產(chǎn)生的數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)的采集,并且要及時(shí)的上傳回中控室,選擇使用CDMA進(jìn)行通信應(yīng)用,能夠更好的提升抗干擾的能力,保證長(zhǎng)距離的傳輸效果,并且傳輸?shù)男Ч踩?、穩(wěn)定。

    二、數(shù)字化油田系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)

    在該數(shù)字化油田的系統(tǒng)建設(shè)過程中,需要滿足的功能體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)。

    (一)井口數(shù)據(jù)采集

    第一,在對(duì)油井功圖法量油數(shù)據(jù)采集的過程中,配套使用了無(wú)線功圖傳感器設(shè)備,進(jìn)行全天候的實(shí)時(shí)采集。在監(jiān)控中心中,配套使用了診斷軟件,對(duì)油井的實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè),并且對(duì)其中發(fā)生的故障進(jìn)行原因的分析。第二,在對(duì)電流圖、功率圖進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過程中,使用無(wú)線電亮模塊、無(wú)線傳感器相結(jié)合的方式,進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,并且在監(jiān)控中心進(jìn)行分析軟件的配套應(yīng)用,對(duì)油井生產(chǎn)過程中電機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)、故障分析。第三,對(duì)油井壓力、溫度的數(shù)據(jù)采集過程中,通過使用無(wú)線電量模塊,對(duì)抽油機(jī)在運(yùn)行過程中,消耗電流、電壓等情況進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè),并對(duì)抽油機(jī)中出現(xiàn)過載、空轉(zhuǎn)等故障能夠進(jìn)行自動(dòng)的報(bào)警,在控制中心接到信號(hào)之后,進(jìn)行緊急的停止處理。另外,使用無(wú)線數(shù)字壓力表,對(duì)油壓進(jìn)行監(jiān)測(cè),使用數(shù)字溫度表,進(jìn)行油溫的監(jiān)測(cè)。第四,在對(duì)螺桿泵井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的過程中,安裝無(wú)線扭矩傳感器,對(duì)采集光桿的扭矩、符合、轉(zhuǎn)速等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。并且在無(wú)線RTU的應(yīng)用中,對(duì)油井生產(chǎn)過程中的電壓、電流、電功率、電能等各種數(shù)據(jù),進(jìn)行監(jiān)測(cè),有效的發(fā)揮出降低能耗的效果。第五,在電潛泵井的數(shù)據(jù)采集過程中,在控制箱中,搭配使用無(wú)線電量模塊,在電流傳感器的作用中,對(duì)電流數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè),及時(shí)采集數(shù)據(jù)。第六,在對(duì)注水井的數(shù)據(jù)采集過程中,進(jìn)行了無(wú)線電量模塊的設(shè)置,對(duì)實(shí)時(shí)的生產(chǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè),并完成收集數(shù)據(jù)的使用。

    (二)監(jiān)控中心應(yīng)用

    在該油田的數(shù)字化建設(shè)過程中,搭建的信息化平臺(tái),借助于使用網(wǎng)頁(yè)的方式,完成了對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,并且對(duì)產(chǎn)生的功圖能夠進(jìn)行自動(dòng)的分析,生成生產(chǎn)數(shù)據(jù)的曲線圖,自動(dòng)生成數(shù)據(jù)報(bào)表,并在發(fā)現(xiàn)故障的過程中,自動(dòng)報(bào)警。不斷地提升油井系統(tǒng)的穩(wěn)定性,提升工作效率。

    (三)無(wú)線傳感器應(yīng)用在數(shù)字油田建設(shè)中的效果

    首先,在無(wú)線傳感器的應(yīng)用中,施工相對(duì)簡(jiǎn)單,成本更低,能夠有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)建設(shè)材料、人工成本的有效控制。比如在該油井中,通過使用無(wú)線傳感器,實(shí)現(xiàn)了施工成本的最小化投入效果。其次,使用無(wú)線傳感器,可以更快的提高施工效率,在后期維護(hù)過程中,更方便、快捷。在該油田的建設(shè)過程中,通過傳感器的使用,施工速度提高了數(shù)倍。

    結(jié)語(yǔ):

    總之,在數(shù)字油田的建設(shè)過程中,無(wú)線傳感器的應(yīng)用,要結(jié)合實(shí)際的油田建設(shè)要求進(jìn)行總體系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì),并且結(jié)合實(shí)際的油井生產(chǎn)要求,進(jìn)行產(chǎn)品型號(hào)的選擇,并且還要從數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控中心等兩個(gè)方面,完成功能目標(biāo)。更好的促進(jìn)數(shù)字油田的建設(shè)水平。

    參考文獻(xiàn):

    [1]王磊.Zigbee無(wú)線傳輸技術(shù)在油田數(shù)字化建設(shè)中的應(yīng)用探討[J].中國(guó)設(shè)備工程,2019(20):231-232.

    [2]周成龍,常文偉.無(wú)線通信技術(shù)在油田自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].通信電源技術(shù),2019,36(06):200-201.

    [3]木巴熱克·安尼瓦爾.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在油田數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的運(yùn)用分析[J].中國(guó)管理信息化,2019,22(10):179-180.

    遼河石油勘探局有限公司信息工程公司 遼寧盤錦 124010

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