電力監(jiān)控系統(tǒng)用于油井生產(chǎn)管理

段正忠

重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院

電力監(jiān)控系統(tǒng)用于油井生產(chǎn)管理

段正忠

重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院

新型電力監(jiān)控系統(tǒng)具有較高穩(wěn)定性，并在操作流程、運(yùn)行環(huán)境、傳輸速度方面有了顯著改善，其盲區(qū)比原來(lái)縮短了10m的范圍。系統(tǒng)可保證工作電壓穩(wěn)定在48 V上，使系統(tǒng)能夠全方位地對(duì)油井深層區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控，確保運(yùn)行環(huán)境的安全性，及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)做出處理。采用高速轉(zhuǎn)子360°全方位旋轉(zhuǎn)控制，改變了傳統(tǒng)只有俯角30°的監(jiān)視范圍，并可以拍攝到距地表0.1 cm的精確畫面。油井中液體流速的測(cè)定可由電腦控制，只要在電力監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)定好每分鐘所達(dá)到的最大流速與最小流速范圍，該系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)控制流速變化，從而減少管理人員的日常工作量。

電力監(jiān)控系統(tǒng)；油井開(kāi)發(fā)管理；穩(wěn)定性；全方位

為確保油田生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)行，技術(shù)部門加大對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)，不斷改革創(chuàng)新，在電力監(jiān)控方面有了新的突破。新型電力監(jiān)控系統(tǒng)具有較高穩(wěn)定性，并在操作流程、運(yùn)行環(huán)境、傳輸速度方面有了顯著改善，其盲區(qū)比原來(lái)縮短了10m的范圍。

1 電力系統(tǒng)的發(fā)展歷史

傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)使用普通纜線，可靠性較差，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)癱瘓，對(duì)系統(tǒng)管理人員的安全存在著極大的隱患。并且監(jiān)控俯角只能達(dá)到30°～40°范圍內(nèi)，存在很大的盲區(qū)；線路的帶寬窄且傳輸數(shù)據(jù)量大，導(dǎo)致傳輸回路中數(shù)據(jù)的堵塞；信號(hào)采用模擬信號(hào)傳輸，在線路傳輸?shù)陌踩圆?，容易?dǎo)致圖像失真，并且還夾雜著噪聲的積累。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，中國(guó)石油行業(yè)逐漸崛起，經(jīng)不斷革新相關(guān)技術(shù)，尤其對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)工作提出重要舉措。政府投入大量經(jīng)費(fèi)研發(fā)電力監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)其安全性著重研究。傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)采用的是保護(hù)繼電器，一旦有大電流通過(guò)時(shí)會(huì)自動(dòng)切斷整個(gè)回路部分，確保生產(chǎn)安全。在經(jīng)過(guò)技術(shù)改造后，磁懸浮繼電器應(yīng)運(yùn)而生。與傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)不僅線路內(nèi)阻增大，阻礙強(qiáng)電流的能力增強(qiáng)，并且監(jiān)控傳輸?shù)馁|(zhì)量也有了明顯的改善[1]。另外，對(duì)系統(tǒng)線路部分加以改造，優(yōu)化了系統(tǒng)的內(nèi)部硬件設(shè)施，不但使系統(tǒng)傳輸?shù)乃俣忍岣?，并且畫面接收的質(zhì)量、數(shù)據(jù)的安全性及對(duì)周圍環(huán)境的檢測(cè)能力都有了進(jìn)一步的提升。

2 油井電力監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）先進(jìn)性。電力監(jiān)控系統(tǒng)采用三維立體陰影捕捉技術(shù)，在視覺(jué)上產(chǎn)生強(qiáng)有力的震撼效果，對(duì)殘缺的畫面可以捕捉放大，自動(dòng)調(diào)整色階的對(duì)比度，使畫面的飽和度接近于流體畫面的效果，其分辨率可達(dá)到1 024×720，運(yùn)動(dòng)效果的捕捉時(shí)間縮小到毫秒。經(jīng)過(guò)慢放鏡頭可以很清楚地看到物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，給人以完美的視覺(jué)效果。

（2）保密性。油井電力系統(tǒng)采用數(shù)字信號(hào)編碼技術(shù)，在傳輸線路上添加了編碼器和譯碼器，當(dāng)信號(hào)在傳輸信道傳輸過(guò)程中可防止信息被竊取[2]。并且對(duì)數(shù)據(jù)編碼采用了十六位進(jìn)制編碼序列，與二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制的相比而言，不僅編碼的程序更加復(fù)雜，并且編碼數(shù)據(jù)的兼容性也得到了進(jìn)一步的提高。

（3）穩(wěn)定性。電力監(jiān)控系統(tǒng)的圖像采用打包成幀的方式，通過(guò)交換機(jī)運(yùn)送到Web服務(wù)器上。在數(shù)據(jù)成幀的途中，系統(tǒng)首先將數(shù)據(jù)劃分為IPV6報(bào)頭的形式，該形式與IPV4相比，不僅壓縮的數(shù)據(jù)段擴(kuò)展到128位上，并且可確保大量數(shù)據(jù)包被壓縮也不會(huì)在傳輸路段丟失。另外，芯片控制采用單硅集成電路可保證其傳輸穩(wěn)定性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CCIP封裝的性能。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

（1）對(duì)油井?dāng)?shù)據(jù)采集與處理。數(shù)據(jù)采集工作是在變配電監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對(duì)集成的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過(guò)程，一般采用三相電流在信源和信宿部分實(shí)現(xiàn)電流的變換，在交換過(guò)程中，交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源，并將工作電壓調(diào)整到48 V。由于交流電在傳輸過(guò)程中易形成感應(yīng)磁場(chǎng)，對(duì)傳送的數(shù)據(jù)信號(hào)造成干擾，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)包丟失，因此在油井中需要使用直流電的通信電源。使用直流電另一大優(yōu)勢(shì)在于，采集處理過(guò)程中不需要借助載波過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，而是以雙向直線的形式進(jìn)行傳播，電力監(jiān)控能夠系統(tǒng)更深入的到達(dá)油井深層區(qū)域。傳統(tǒng)油井監(jiān)控系統(tǒng)只能到達(dá)油井的淺層區(qū)域，對(duì)深層高電流、高電壓的運(yùn)行環(huán)境難以承受。而隨著電力技術(shù)發(fā)展，新型電力系統(tǒng)可保證工作電壓穩(wěn)定在48 V上，使系統(tǒng)能夠全方位地對(duì)油井深層區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控，確保運(yùn)行環(huán)境的安全性，及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)做出處理。

（2）對(duì)油井進(jìn)行全方位監(jiān)控。傳統(tǒng)油井監(jiān)控畫面只能拍攝到距地表2m的物體，對(duì)設(shè)備正常工作運(yùn)行中的參數(shù)不能進(jìn)行完整拍攝，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，工作人員才可獲悉設(shè)備工作的參數(shù)發(fā)生了變化。而新型電力監(jiān)控系統(tǒng)采用高速轉(zhuǎn)子360°全方位旋轉(zhuǎn)控制，改變了傳統(tǒng)只有俯角30°的監(jiān)視范圍，并可以拍攝到距地表0.1 cm的精確畫面，這就表示畫面流線像素和實(shí)際物體像素基本相同。當(dāng)畫面流暢度不清晰時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)象捕捉，對(duì)粗制畫面進(jìn)行放大，觀察其失真的參數(shù)圖像，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)角落全面監(jiān)視[3]。另外，監(jiān)控系統(tǒng)可對(duì)設(shè)備正常工作時(shí)的電壓、電流等進(jìn)行有效控制，當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備工作參數(shù)發(fā)生異常變化時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)閃現(xiàn)出不同顏色的燈光，提醒管理員及時(shí)做好防范措施，以避免遭到重大的經(jīng)濟(jì)損失。

（3）人機(jī)交換。電力監(jiān)控系統(tǒng)可設(shè)定自動(dòng)控制功能，并提供簡(jiǎn)潔的操作平臺(tái)，每隔一定周期刷新一次，確保運(yùn)行參數(shù)的正確，在油井電力監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)交換功能中，部分操作流程可代替人工操作流程。在一些機(jī)械參數(shù)設(shè)置時(shí)（如CAD機(jī)械工程制圖），有些參數(shù)可能與實(shí)際要求的參數(shù)有差異，該系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)掃描部分運(yùn)行參數(shù)，對(duì)有差距的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)注。另外在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中，油井中液體流速的測(cè)定可由電腦控制，只要在電力監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)定好每分鐘所達(dá)到的最大流速與最小流速范圍，該系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)控制流速變化，從而減少油井管理人員的日常工作量。

[1]賁艷波．油田電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J]．油氣田地面工程，2013，32（7）：78-79.

[2]揭福衢．淺論電氣自動(dòng)化在油田化工中的應(yīng)用[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010（24）：45-47.

[3]苑康強(qiáng)，陳文華，郭培源，等．基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS—Ⅱ的嵌入式GUI設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[J]．北京工商大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005（2）：34-35.

（欄目主持關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.048