图1.长庆数字化井场
1.系统架构(三级层递式通讯链路)
(1)单井数据采集:功图采集控制器(以下简称采集器)实时采集油井或注水阀组间数据。单井采集功图、电机三相电量、井口油压(或汇管压力),远程控制抽油机开停等;注水阀组间采集各水井注水压力、注水瞬时流量、累计流量,分水器压力等。
(2)井场数据采集:井场RTU通过SMSF本地无线数字化通讯网络管理井场各个采集器,即管理井场N口油井和注水阀组间的数据采集、控制,N取值1~22。RTU受令采集井场数据并上传至站控中心,也受令下达要求采集器远程启停抽油机或调配注水阀组间流量等。
(3)站控数据采集:站控中心通过无线网桥等远程控制管理各个井场RTU。RTU以Ethernet接口连接井场交换机,交换机连接无线网桥,站控中心同样以无线网桥方式接入数据服务器,RTU与站控中心的通讯链路即搭建成功。站控中心根据设置进行数据采集、存储并形成报表,还可进行远程开停抽油机或调配注水阀组间流量等操作。
图2. 阀组间采用SM40P-5000KB-F无线传输模式
图3.阀组间采用协议转换箱485总线连接到井场RTU模式
2.实施方案
2.1.井场监测
通过上述系统架构可知,本系统以RTU为中间桥梁,实现单井、井场、站控三级层递式监控网络。对RTU而言,视距半径300米内的井群可视为一个井场。
(1)单井监测:每口油井安装一台称采集器、配套各型井参数传感器监测单井数据,以SMSF本地无线方式上传给井场RTU.
(2)阀组间监测:安装协议转换箱测取数据以485总线上传给RTU或者安装SM40P-5000KB-F型阀组间采集器测取数据以SMSF本地无线方式上传给井场RTU。
(3)井场监测:每个井场安装一台RTU监测井场内所有油井和注水阀组间数据。
2.2.井场配置
序号 | 名 称 | 型 号 | 规 格 | 数量 | 用 途 | |||
1 | 油井智能监控箱 | SM40KS5000C-II-E | | 1台/井场 | 井场数据采集、远程通讯。 | |||
丛式油井(若干口) | ||||||||
2 | 功图采集控制器 | SM40P-5000KB | | 1台/井 | 单井数据采集 | |||
3 | 载荷传感器 | SMA4DC4 | 0~150KN/4~20mA,两线制,不分正负极 | 1台/井 | 监测悬点载荷,二者取其一。 | |||
SMA35GDDC-B | ||||||||
4 | 角位移传感器 | SMA36SC | -50~50°/4~20 mA 两线制,不分正负极 | 1台/井 | 监测悬点位移 | |||
5 | 压力传感器 | | 0~4MPa/4~20 mA | 1台/井场 | 监测汇管压力,用户自配。 | |||
7 | 数字化智能电量采集控制器 | SM6000P-CAN | 800VAC/100A | 1台/井 | 监测三相电流、电压、电量等使用 | |||
电流传感器 | SMI-100 | 100A/50mA | 3台/井 | |||||
8 | 语音报警器 | SMBJ01Y | 12V/20W | 1台/井 | 远程开停井前语音告警 | |||
注水阀组间(1座) | ||||||||
1 | 压力传感器 | | RS485通讯 | 若干 | 用户自配 | |||
2 | 流量计 | | RS485通讯 | 若干 | 用户自配 | |||
3 | 阀组间采集器 | SM40P-5000KB-F | 无线传输 | 1套 | 数据终端采集,二者取其一。 | |||
回路协议转换箱 | 用户自配 | RS485通讯 | 1套 |
3.本方案优点
3.1.结合现场,采用卡装、强磁吸附式安装,优点:
(1)不动火、不动焊、不动钻、不动土,不破坏井场原貌;
(2)安装、拆卸、移位、搬迁方便快捷;
(3)安装**、牢固、维护方便,不影响井场作业;
3.2.三级层递式结构,清晰明朗,优点:
(1)单井传感器采用有线方式:满足功图采集的密集性、可靠性、稳定性。
(2)采集器与RTU采用无线方式:无需挖沟、铺管、布线等,节省安装成本。
(3)这种结构为未来数字化平台扩展奠定基础,扩展方便。
3.3.调试简单、快捷。优点:
本系统调试简单,仅仅井站设置、井场配置、系统轮巡配置三步骤即可完成,一般为安装完毕就等于调试完毕。系统借助无线网络的优势,可以远程对RTU、功图采集器进行升级、配置、故障检测、维护等,一般无需到开车上山。
(1)单井测试:提供中文调试手册,此工作在现场单井安装完毕之后即刻进行。配备现场SM40P-5000K系统检测工具,针对功图采集控制器等快捷调试,重点检测安装接线正确性、单井功能的正确性。近程无线检测,无须连接RTU,无需打开功图采集控制器,坐在现场值班室或车内打开笔记本电脑接上无线通讯终端即可检测,方便快捷。确保现场一次性安装完毕、一次性检验测试完毕,确保一次安装合格率,避免反复上山,节省综合成本。
(2)井场测试:提供中文调试手册。此工作在井场RTU安装完毕之后即刻进行。针对井场RTU快捷调试,重点检测井场RTU系统功能正确性、稳定性。拉一根网线一端连接RTU一端连接笔记本电脑。坐在现场值班室或车内打开笔记本电脑接即可检测,方便快捷。确保现场一次性安装完毕、一次性检验测试完毕,确保一次安装合格率,避免反复上山,节省综合成本。
(3)站控测试:提供中文调试手册。此工作在井场全部安装完毕之后进行。无需配备检测工具,针对已安装井场系统调试,重点检测整个系统通讯链路稳定性、功能正确性、稳定性。远程无线检测,坐在站控中心打开电脑即可检测,方便快捷。远程设置参数、远程升级软件、远程功能测试等,确保井场RTU试完毕,确保安装合格率,无需上山,节省综合成本。
3.4.比对校验:
我们拥有自己的标准仪器,可对本系统进行数据比对校验:
(1)检测操作方便:利用现在井上已有的工字架,液压式传感器配合仪器操作,无需卸负荷等操作,节省时间。
(2)比对方便快捷:仪器自动录取本身测试的功图,同步录取功图采集器的功图。在一个界面上叠加。自动显示比对图形及参数。回放到电脑上即可生成文档,直接作为比对报告,无需再编辑。