油井数据采集远程监控方案的探索与实施

油井数据采集远程监控方案的探索与实施
摘要：对油井运行数据进行采集的主要目的，是将其转化为可远程传输的电信号，以便在监控中心对油井的运行状况进行实时监控，它作为油井生产的一个信息管理平台，能使生产管理人员随时、准确、全方位地掌握油井运行状况，为生产管理决策提供依据。

关健词：油井生产数据采集远程监控
通过前期对现有市场上的数据采集产品调研，从运行环境条件要求、使用难易程度、运行可靠性、使用寿命等方面综合考虑，并对现有国内外同类产品进行分析、对比，发现没有一家产品能够完全满足我地区使用需求。

如：有的测控箱密封不好，沙尘容易侵入；有的元器件为稀有型号，出现问题很难调换；有的使用起来比较复杂；还有的在高温环境下运行不稳定……等等。

在油井数据远程传输方面，可利用我公司现有的覆盖整个辽河油田通信网络资源；在集中监控方面，市面上已有基本定型的设备。

综上所述，公司把该项目研发的主攻方向放在数据采集板的研制上。

1 确定数据采集板基本功能
通过实地调研及考虑通信要求，油井数据采集板应该具备以下功能：
1.1实现对电机的交流电压、交流电流、有功功率、无功功率、
频率、日用电量的测量；对油井停机、电压过压、欠压、电流过流、欠流、缺相、井口油压或套压过高、过低、载荷过高、过低等异常情况检测报警；
1.2提供4-16个接口，两线制常供电方式，用于负荷、位移、油压、井口温度、流量等传感器的接入；
1.3提供6-16个接口，用于接入红外传感器、门磁开关、位置开关等信号；
1.4提供4个控制继电器输出的通道；
1.5提供DC24V/1A的输出电源；
1.6具有128K采集数据存储器；
1.7提供实时采集数据，包括传感器模拟量、开关量、三相电流和电压、采油周期的旋点载荷曲线和电流曲线；
1.8具有数据统计功能，包括每小时的最大值、最小值、平均值等，可以保存最近3次的示功图、电流图以及2天的统计数据；
1.9提供3000个采样点、2个采油周期的抽油机示功图和电流图；
1.10具有看门狗功能；
1.11电源、运行和串口收发指示；
1.12具有1个RS232/RS485接口，实现与监控中心之间通信；
1.13具有1个RS232接口，用于本地配置和调试；
1.14具有标准的通信协议及接口，便于数据交换；
1.15测控箱具有防尘、防雨、防盗、防冲击功能，元器件易于安装调试。

2 样机设计及测试
根据功能设计要求，我们先用PROTEL 99 设计出电子图版，再用KEIL 7.02 模拟芯片运行测试，无误后再购买元器件安装，其中：中央处理芯片采用：MSP430F149；通信芯片采用：RW-232/485；看门狗芯片采用：MAX817L。

元器件在测控箱安装如下图示：
安装完成后，我们模拟在高温、低温、强沙尘、水雾、强电磁干扰等环境，进行了为期2周的样机测试，测试结果表明：采集板系统、测控箱运行可靠稳定。

经申请取得了国际CE、FC标准认证，并及时
进行了产品商标注册。

3 产品配套驱动程序开发
采集数据通过上位机组态软件进行处理和显示，对通信协议有特定要求的设备，我们根据自己产品的通信协议、利用组态软件提供的接口函数和输入输出类库，编写Ioapi中的代码，用来控制I/O设备，初步完成了监控软件的框架结构，最后对研发的数据采集板进行联机调试。

为将现场采集的大量数据进行统计、分析、显示，以实现采油过程控制，我们开发了适合生产调度需要的诸如：指挥监控、井口扫描、编制报表、数据分析、数据通信等专门的软件，由油机井场、采油单位、监控中心组成三级自动化监控系统。

每口井具有其自己的识别特征，能自动进行数据传输、检查错误；下级机能自动进行数据、图像的实时采集和实时控制；上级机能自动收集远程井口传输来的数据，实行集中处理、动态显示和远程控制；在油时运行中出现异常情况时, 可自动进行短信、语音、电话等报警。

4 油井数据采集板实地试用
我们在金马油田洼15站进行实验，研究制定了详细的施工方案。

大队和采油站监控终端用户利用McWiLL系统连接、登录到WEB服务器，厂级机关办公楼内的局域网用户通过光纤网络相连、
登录到WEB服务器，在监控终端对抽油机电压、电流、功率等参数进行测量，对油井油压、套压、井口温度等参数进行了测量，对抽油机停机、电压、电流、井口油压等异常报警情况进行了查询；对电机有功功率、无功功率、功率因数、日用电量等参数进行了查看，对油井遥控启停功能进行了测验。

将上述实验测试结果与油机实际运行情况进行对照，经效果评估证实，基本上满足预先的设计要求。

该系统对采油电机功率、电流、电压和采油油管内油压等参数具有实时监视功能、对功率等指标实时趋势图、历史趋势图有分析显示功能，各级监控终端机用户可通过查阅浏览器，来随时掌握油井各种运行参数，便于快速地进行生产分析、实行远程监控与管理。

5 结语
采油行业生产的普遍特点是油井比较分散，如光靠人工实地巡查来管理油井，存在用工成本多、劳动强度大、工作效率低等缺点，所以，对油井实行信息化、自动化的远程集中监控是一个必然发展趋势。

参考文献
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