GPRS油井无线网络监测系统的研究与应用

GPRS油井无线网络监测系统的研究与应用张齐鸣1　刘松林1　孙天淦1　汪祥林1　吴利文2(11江苏油田分公司科技处,江苏扬州225009;21南京能杰数字科技有限公司江苏南京210014)摘　要　油井监测是保证油井正常生产的重要工作之一,油井无线网络系统由无线一次仪表和GPRS无线中继站组成,它整合了无线功图连续监测、无线电机参数检测、无线温压监测以及GPRS远传等四大模块,形成完整的油井网络系统。

它将太阳能供电技术、短距离无线通讯技术和GPRS远距离传输技术融合在一起,实现了重要生产数据采集、处理、远传。

关键词　采油井　无线功图连续监测模块　太阳能　无线数据通信　油井网络 随着电子、通讯技术的发展,油田改革的深入,油井信息化工作已经提到了各个油田的议事日程。

从90年代起,新疆、青海等西部油田已经对部分油井实施了自动化改造,进一步规范了油田生产信息的采集、录取,为油田科学、高效开采奠定了基础。

目前常用的油井自动化方案是以井口为单元[1,2],而GPRS油井无线网络监测系统整合了无线功图连续监测、无线电机参数检测、无线温压监测以及GPRS远传等四大模块,通过无线手操器解使现场管理人员能及时了解每口油井的生产状况;通过GPRS实现了采油井的重要生产数据采集、处理、远传,使技术人员和领导在远端实时掌握油井的生产动态。

1　系统的结构原理与特点GPRS油井无线网络监测系统主要包括井口单元和GPRS无线中继站两大部分。

井口单元主要由无线功图连续监测、无线电机参数检测、无线温压监测仪等3个一次仪表组成(见图1)。

采集数据通过短距离无线发射模块传输到GPRS无线中继站,无线中继站再将采集数据生成数据文件,通过数据传输软件对数据进行压缩和加密后将数据传至与串口连接的GPRS无线终端上,再经过GPRS网络把数据发送到中国移动的内部网(C MNET)。

然后中国移动通过GPRS服务把数据传输到I nternet上,并且去寻找在I nternet上的一个指定的中心服务器。

由于井口单元上的无线系列仪表都具有短距离传输数据功能,因此,通过无线模块能够把所有无线一次仪表储存的数据采集到P DA中,也可以发出指令对无线系列仪表进行参数修改或进行现场实时监测。

1.1　无线系列仪表主要技术参数GPRS油井网络系统口单元主要由无线示功仪、无线温压仪以及无线电参数仪3个一次仪表组成。

该系列仪表主要由传感器、集成电路板、无线模块以及太阳能供电系统组成。

该系列仪器主要是对油井功图、油压、油温以及抽油机电机的各种参数进行采集、处理、储存以及发送。

其关键部件集成电路板采用低能耗的MSP430系列主控制芯片[3～5],并设计了讯号调理、时钟、数据储存、无线模块以及电源管理等基本电路,实现信号的A/D 转换、采集、储存、无线传输和电源管理等功能。

仪器上安装了64Mb储存器,在电路板上设有US B 接口,扩大了数据储存量,方便了数据交换。

短距离无线发射模块采用Chi pcon公司的cc1000模块,它是采用S mart RF技术,在0.35μm C MOS工艺下制造的一种理想的超高频单片收发通信芯片。

为解决仪器供电问题,在仪器中集成了太阳能供电与集成电路低耗电技术,通过太阳能对可充电锂电池及时充电来保证供仪器的供电,通过97断块油气田第13卷第5期 F AULT2BLOCK O I L&G AS F I ELD 2006年9月收稿日期:2006-07-11。

作者简介:张齐鸣,男,1957年生,工程师,1985年毕业于江苏电大机械专业,2000年石油大学(函授)管理工程专业毕业,现从事科技成果管理等工作。

电话:(0514)7762113,E-mail:zhangqm@j 。

对仪器元器件优选、底层软件优化设计来保证仪器功耗,从而实现了仪器的“零维护”功能。

图1　GPR S油井无线网络监测系统构成1.1.1　无线示功监测仪主要技术参数最大位移:无限制,精度:±1%;载荷测量范围:0～150k N,精度:±1%;示功图存贮量:本机存储器50张,U盘大于50000张;保存示功图时间间隔:任意设置(10m in～1月);通信距离:大于200m(半径);通信频率:I S M频段430～434MHz;工作温度范围:-40～85℃;电池工作寿命:锂离子电池大于1a,太阳能电池大于5a。

1.1.2　无线温压监测仪主要技术参数温度:-40～85℃,精度:±0.1%;压力:0～20MPa,精度:±0.5%;数据存贮量:本机存储器64Mb;保存数据时间间隔:任意设置(10m in～1月);通信距离:大于200m(半径);通信频率: I S M频段430～434Hz;电池工作寿命:锂离子电池大于1a,太阳能电池大于5a。

1.1.3　无线电参数监测仪主要技术参数电流:0～200A,精度:±0.1%;电压:0～660 V,精度:±0.5%;数据存贮量:本机存储器64 Mb;保存数据时间间隔:任意设置(10m in～1月);通信距离:大于200m(半径);通信频率: I S M频段430～434MHz;电池工作寿命:锂离子电池大于1a,太阳能电池大于5a。

1.2　GPR S太阳能无线中转站主要技术参数GPRS太阳能无线中转站是为井口单元中的无线示功仪、无线温压仪、无线电参数仪等系列无线仪表数据长距离传输而研制的网络连结部件,它是无线系列仪表短距离无线通讯与长距离无线通讯的中间桥梁(见图2)。

一台无线中转站对下可连接同频段1～256只无线系列仪表(见表1、表2),使200m短距离无线通讯半径内的无线系列仪表共用一个GPRS 信道,大量节省了GPRS模块的用量,不但降低了系统成本和通信成本,而且提高了系统的可靠性和灵活性。

GPRS太阳能无线中转站不需外部供电,主要依靠太阳能及锂电池供电,无任何外部连线,安装选点十分方便。

仪器内装有大容量锂电池,充满后可保证15d连续阴雨天正常工作,在有阳光直照下,2d即可将电池充满。

图2　GPR S无线中继站原理表1　GPR S太阳能无线中转站技术指标1短距离无线通道指标调制方式FSK工作频率/MHz429.00～433.30信道数8功能双向发射/接收(半双工)RF功率/dBm10接收灵敏度/dBm-105接口速率/(B it/s)9600发射电流/mA≤30(TT L接口)接收电流/mA≤10(TT L接口)待机功耗/μA≤10可靠通信距离/m500(户外)082006年9月 断块油气田 第13卷第5期表2　GPR S太阳能无线中转站技术指标2GPRS无线通道指标调制方式G MSK工作频率/MHz GS M900&EGS900 GS M1800最大RF功率/W2/1接收灵敏度/dBm-102 SI M卡电压/V3/5电源消耗/mA 工作模式≤250(2A峰值)空闲模式≤5关断模式≤0.11.3　GPR S无线网络监测系统主要技术特点易安装:井口一次仪表安装容易,无需动火、动焊;油井网络组建方便。

零维护:井口一次仪表全部采用无线方式,并将太阳能供电集成一体,实现“零”维护工作。

高精度:一二次表集成一体,无匹配误差,位移检测采用加速度方式进行实测,数据精度高。

易扩充:只要增加无线系列仪表即可完成其它油井的自动化改造。

多接口:可网络查询,可以采用移动查询,还可以在现场采用P DA录取和查询。

2　应用情况GJ油田和X W油田地处江苏里下河地区,每到汛期部分油井淹没在水中,给油井生产管理带来了困难。

基于此,2005年开始陆续对Y7井组、Z HOU43井组、W7井组等共23口井进行自动化改造,实现了这3个井组油井示功图数据的远程传输、接收、回放、处理,实现了油井示功图的远端实时查询、历史对比、自动报警,还做到了零日常维护、低运行成本。

3　结束语GPRS无线油井网络监测系统使用表明,该系统稳定,自动化改造简单,无线系列仪器测试精度高,短距离无线传输距离达到400m以上。

为油田边、偏、远区块油井的自动化监测与管理进行了成功的尝试,实现了重要生产数据的采集、处理与远距离传送,使油田边、偏远区块的油井管理成本下降,为油田油井提高自动化管理水平提供了新的技术支持。

参考文献1　龚元明,萧德云,胡郁乐等.抽油机智能控制系统的设计与实现[J].石油机械,2001,29(1):25～262　白连平,马文忠,杨艳等1关于游梁式抽油机用电动机节能的讨论[J]1石油机械,1999,27(3):41～443　黄继吕,季纸发,过润秋等.传感器工作原理及应用实例[M].北京:人民邮电出版社,1998126～534　赵新民1智能仪器设计基础[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,19991210～2115　龚元明,萧德云,胡郁乐等1抽油机智能控制系统的设计与实现[J]1石油机械,2001,29(1):25～31(编辑　杨会朋)欢迎订阅2007年《油气地质与采收率》 《油气地质与采收率》是经国家新闻出版总署批准,由中国石油化工集团公司主管,胜利油田分公司主办,面向国内外公开发行的国家级石油类技术期刊。

以讨论“油气勘探开发新理论、新方法”和“提高油气采收率技术”为主题,报道内容涵盖了油田勘探开发主业的各个专业。

设有“油气地质”、“勘探技术”、“油气藏工程”、“油气采收率”、“油气钻采工程”和“油气藏经营管理”等栏目。

《油气地质与采收率》为双月刊,大16开本,102页,逢单月25日出版,每期定价10元,全年60元。

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The study has p ractical and guiding significances on increasing ne w reserves f or the bl ocks with li m ited data and f or the ne w p r oducible for mati ons.Key W ords:Logging data,Reservoir,Por osity, Saturati on,Per meability,Shale content.D iscussi on on Fracture Eva lua ti on for Carbona te Reservo i rW ang Changx i ong(Ch i n a Na ti ona lO il Corpora ti on, CNPC,Be iji n g100102,Ch i n a),Xu J i a nbo.P.85288 Fracture is one of reservoir types that often occur in carbonate,it is i m portant t o identify fracture and fracture type.I n general,the best method t o identify fracture is t o use i m age l ogging t o inter p ret it directly.The i m age l ogging can identify fractures and fracture types,but the high l ogging cost is its disadvantage es pecially for exp l oited oilfield.So the p ri m ary way t o i m p r ove exp l oited potential is how t o use l ow l ogging cost method t o identify fractures in carbonate reservoir.I n this paper,we use i m age l ogging t o calibrate conventi onal l ogging,then use cr oss p l ot t o establish the conventi onal inter p retati on module that identifies fractures and fracture types.Key W ords:Carbonate,Fracture,Fracture type, I m age l ogging,Conventi onal l ogging,Logging cost,Cr oss p l ot.ⅥSep t.　2006 F AULT2BLOCK O I L&G AS F I ELD Vol.13　No.5。