油田數(shù)字化井場(chǎng)建設(shè)與施工

龐誠 張乃祿;3 賀安武 郭永宏 李選峰 胡偉

1西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院 2延長(zhǎng)油田股份公司定邊采油廠3西安石油大學(xué)電子工程學(xué)院 4西安海聯(lián)石化科技有限公司

油田數(shù)字化井場(chǎng)建設(shè)與施工

龐誠1張乃祿1;3賀安武2郭永宏2李選峰4胡偉1

1西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院 2延長(zhǎng)油田股份公司定邊采油廠3西安石油大學(xué)電子工程學(xué)院 4西安海聯(lián)石化科技有限公司

井場(chǎng)數(shù)字化建設(shè)包括數(shù)字化油水井場(chǎng)、數(shù)字化站控和數(shù)據(jù)與圖像傳輸三部分。油水井場(chǎng)數(shù)字化建設(shè)主要包括示功圖采集、抽油機(jī)電參數(shù)采集與控制、井場(chǎng)壓力監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控與闖入報(bào)警；數(shù)字化監(jiān)控中心建設(shè)主要包括站內(nèi)視頻監(jiān)控、注水間數(shù)字化控制和監(jiān)控中心監(jiān)控系統(tǒng)；數(shù)據(jù)與圖像傳輸建設(shè)主要包括油水井場(chǎng)內(nèi)和井場(chǎng)與監(jiān)控中心間的傳輸。延長(zhǎng)油田定邊采油廠王圈數(shù)字化井場(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目于2010年8月投產(chǎn)運(yùn)行。經(jīng)過近一年多的實(shí)際運(yùn)行表明，數(shù)字化井場(chǎng)系統(tǒng)具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，項(xiàng)目建設(shè)與施工取得了滿意的效果。

數(shù)字油田；數(shù)字化井場(chǎng)；視頻監(jiān)控；現(xiàn)場(chǎng)施工

1 井場(chǎng)建設(shè)

1.1 數(shù)字化建設(shè)

油水井場(chǎng)數(shù)字化建設(shè)主要包括示功圖采集、抽油機(jī)電參數(shù)采集與控制、井場(chǎng)壓力監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控與闖入報(bào)警，如圖1所示。

示功圖采集：抽油機(jī)安裝一體化太陽能無線示功圖采集模塊，采集油井示功圖數(shù)據(jù)，為油井工況分析、單井產(chǎn)量計(jì)算提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。抽油機(jī)電參數(shù)采集與控制：抽油機(jī)安裝電參數(shù)模塊，采集抽油機(jī)電參數(shù)，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)運(yùn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和啟?？刂乒δ?。井場(chǎng)壓力監(jiān)測(cè)：在注水井和井場(chǎng)集油管線出口安裝壓力變送器，監(jiān)測(cè)水井和油井集油管線壓力。視頻監(jiān)控：井場(chǎng)安裝一體化攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)井場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控、闖入報(bào)警和圖像抓拍功能。

1.2 數(shù)字化監(jiān)控中心

數(shù)字化監(jiān)控中心建設(shè)主要包括站內(nèi)視頻監(jiān)控、注水間數(shù)字化控制和監(jiān)控中心監(jiān)控系統(tǒng)，如圖2所示。

視頻監(jiān)控：站內(nèi)門崗、儲(chǔ)罐區(qū)、卸油區(qū)和總機(jī)關(guān)等重點(diǎn)區(qū)域的一體化攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程與安全監(jiān)控。注水間數(shù)字化控制：高壓穩(wěn)流自控儀，智能壓力變送器和數(shù)據(jù)采集箱，實(shí)現(xiàn)注水過程的監(jiān)測(cè)與穩(wěn)流配水控制。監(jiān)控中心：工控機(jī)、交換機(jī)、監(jiān)視器及UPS電源等，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集油水井參數(shù)，抽油機(jī)的遠(yuǎn)程啟停控制；站內(nèi)與井場(chǎng)人員車輛報(bào)警；圖像監(jiān)視與存儲(chǔ)；示功圖計(jì)產(chǎn)、油水井工況診斷。

1.3 數(shù)據(jù)與圖像傳輸

數(shù)據(jù)與圖像傳輸建設(shè)主要包括油水井場(chǎng)內(nèi)和井場(chǎng)與監(jiān)控中心間的傳輸。

油水井場(chǎng)內(nèi)：示功圖模塊與RTU之間采用無線方式傳輸數(shù)據(jù)；油壓、套壓、井場(chǎng)出口管線壓力與RTU模塊之間采用電纜方式傳輸；電機(jī)啟停、電流、電壓、功率模塊與RTU模塊之間采用485通訊方式；圖像監(jiān)視采用電纜方式。井場(chǎng)與監(jiān)控中心：采用無線網(wǎng)橋和無線局域網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)與圖像。

圖2 監(jiān)控中心系統(tǒng)構(gòu)成

2 井場(chǎng)施工

2.1 油水井場(chǎng)

（1）視頻監(jiān)控。在單井井場(chǎng)的施工中，選用不帶云臺(tái)一體化攝像機(jī)，關(guān)鍵是選擇合理的立桿位置，將攝像機(jī)和投光燈分別安裝于橫擔(dān)的左右兩側(cè)，調(diào)整攝像機(jī)與投光燈的位置和角度，使攝像機(jī)達(dá)到最大的可視范圍。對(duì)2口以上的叢式井場(chǎng)，選用帶云臺(tái)一體化攝像機(jī)。

（2）壓力采集。在安裝壓力變送器之前，壓力變送器要檢驗(yàn)標(biāo)定；其次，檢查管路中是否有沙子、雜質(zhì)等堵塞油水井管道，先清理沙子、雜質(zhì)，再安裝壓力變送器。

（3）示功圖采集。一體化示功圖模塊安裝在抽油機(jī)的懸繩器與卡子中間位置。首先進(jìn)行卸載，將防脫節(jié)和方卡子卸下；然后將設(shè)備由上向下套在抽油桿上，并在示功圖模塊上下各放置兩塊10 mm厚的鋼質(zhì)保護(hù)墊片，以防止抽油機(jī)在卡泵、拖桿等情況下對(duì)太陽能板塊和示功模塊造成損壞；最后調(diào)整太陽能板朝向，保障其得到充足的光能量。

（4）電機(jī)參數(shù)采集與啟停控制。啟停模塊安裝在抽油機(jī)的配電柜內(nèi)，通過在電機(jī)柜機(jī)箱上打孔和使用螺釘固定安裝電機(jī)啟?？刂颇K。將其接線端子與電機(jī)柜的啟動(dòng)按鈕并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的遠(yuǎn)程啟動(dòng)控制；與停止按鈕串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)電機(jī)遠(yuǎn)程停止控制。

2.2 監(jiān)控站點(diǎn)

（1）挖溝與布線。站內(nèi)挖溝要經(jīng)過多處的生產(chǎn)車間、水泥路面和地溝，且地溝里面有多條管線、電纜。對(duì)挖溝的尺度嚴(yán)格控制，要對(duì)挖溝線路做一定的標(biāo)記，防止站內(nèi)維修電纜影響數(shù)字化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。站內(nèi)布線應(yīng)注意強(qiáng)電、弱點(diǎn)以及視頻信號(hào)線分離。

（2）視頻監(jiān)控。首先在門崗、儲(chǔ)罐區(qū)、注水區(qū)及卸油區(qū)等重點(diǎn)區(qū)域選擇合適的立桿位置，然后安裝旋轉(zhuǎn)式攝像機(jī)與投光燈，通過電纜連接至監(jiān)控中心的視頻服務(wù)器。在站內(nèi)每個(gè)視頻服務(wù)器上安裝1個(gè)抗干擾器，以抗擊電纜過多和距離過遠(yuǎn)對(duì)視頻效果所造成的干擾。

（3）注水間。在注水間施工前進(jìn)行泄壓處理，再進(jìn)行設(shè)備的卸載，然后進(jìn)行流量計(jì)、自控儀、壓力變送器、數(shù)據(jù)采集箱和RTU等設(shè)備的安裝工作。采用防爆接線盒連接線路，確保接點(diǎn)可靠性。

（4）監(jiān)控中心。監(jiān)控中心2臺(tái)操作員站，工程師站、視頻監(jiān)控站通過交換機(jī)接入局域網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜中安裝光纖收發(fā)器，將監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)傳至調(diào)控中心服務(wù)器。施工的重點(diǎn)是接地和UPS不間斷電源的安裝。

2.3 數(shù)據(jù)與圖像傳輸

（1）井場(chǎng)遠(yuǎn)端設(shè)備。選用帶寬6 Mbps；發(fā)射頻率5.8 GHz；輸出功率20 dBm。監(jiān)控中心端設(shè)備選用帶寬54 Mbps；發(fā)射頻率5.8 GHz；輸出功率20 dBm。

（2）天線設(shè)備。井場(chǎng)遠(yuǎn)端采用14度扇區(qū)集成天線，天線增益20 dBi。中心端采用120度扇區(qū)非集成天線，天線增益20 dBi。在監(jiān)控中心，多個(gè)天線集中安裝，全向天線易產(chǎn)生重疊干擾。

（3）井場(chǎng)到監(jiān)控中心距離超過20 km，可通過架設(shè)中繼傳輸。

3 結(jié)語

延長(zhǎng)油田定邊采油廠王圈數(shù)字化井場(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目于2010年8月投產(chǎn)運(yùn)行。經(jīng)過近一年多的實(shí)際運(yùn)行表明，數(shù)字化井場(chǎng)系統(tǒng)具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，項(xiàng)目建設(shè)與施工取得了滿意的效果。

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.11.040

（欄目主持 焦曉梅）