基于4G網絡傳輸的壓力變送器在油田注水井應用
發布時間：2022-11-06 16:07:40來源：www.healthma.cn來源：..
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[摘要]:按照中國石化上游企業生產發展規劃要求，河南油田油氣生產單位2015年開始實施油氣生產信息化建設提升工程。通過油水井生產實時數據的遠程采集技術，實現了對油水井生產狀況的實時感知和可視化管理。數據傳輸方案及技術手段是一個油氣生產信息化技術應用的重要的環節。針對油田生產區域分散，注水井井場設備場地配套建設特點，積極開發研究了利用通信運營商4G無線網絡實現水井壓力監測數據的遠程傳輸變送器，實現油田注水井套壓生產數據遠程在油氣生產指揮系統（PCS）平臺監控。
[關鍵詞]:壓力儀表;注水井;4G通信;生產信息化
油田目前信息網絡光纖傳輸距離120余公里，網絡只覆蓋到油氣生產管理區級。油田信息中心通向Internet 的出口有聯通和移動量條。生產范圍分布在南陽宛城區、新野等兩市 5 縣境內，地貌以丘陵為主。村莊、人口密集，應用無線網橋受環境影響大，因此，無線傳輸網絡建設方案上，以租賃通信運營商無線網絡為主。其中，網絡連接層利用運營商的物聯網接入網和物聯網核心網。物聯網接入網復用河南省內無線基站以及2G/3G/4G大網。網絡采用專線接入方式：MSTP專線接入+配置專用APN。
1基于4G無線網絡壓力變送器技術
1.1技術方案
按照中石化“油氣生產信息化”建設技術要求，河南油田為適應新的管理模式和提質增效的目的出發，2015年開始實施推廣油氣生產信息化建設工程。工程實現油井的視頻監控、壓力、溫度、功圖、電參數據采集，油井的遠程停井等功能。實現計量站內注水干線、注水井、集油匯管及機泵的壓力、流量、電參等數據遠程采集，生產區域及重要設備的監控。
其中，注水井要求實現注水套壓的遠程監測，為實現遠程監測就需要在水井井口安裝采集儀表，進行遠程無線傳輸。按照中石化油氣生產信息化建設技術標準標準，井場壓力、溫度等生產數據，設備主要包括：無線一體化溫度壓力變送器、無線壓力變送器、多功能電表等，通信連接方式包括4RS485和Zigbee。要求符合中石化油氣生產信息化SZ9-GRM V3.01通信協議，將數據傳輸到RTU油水井遠程監控模塊），生產信息化專用RTU上行通訊協議為 IEC60870-5-104 協議，編制過程中按照現行的《IEC104 通訊機制》，在硬件上支持 DI、DO、AI 接口、RS485 總線（Modbus RTU 主站協議）、無線ZigBee網絡支持讀取和配置現場傳感器及設備的參數;RTU 報警數據主動上傳 SCADA 系統功能;支持ZigBee無線傳感設備數據采集，其中油井 RTU 應支持單數據經過RTU的統一采集轉儲和處理。
經過存儲的數據通過有線或無線生產專網以TCP方式將數據傳輸到油氣生產指揮平臺（PCS）的數據采集服務器。
1.2 通訊要求
（1）設備注冊信息（注冊包）可采用 DTU設備信息模式。
（2）無線壓力變送器第一次撥號成功并連接到油氣生產信息化SCADA系統后，首先給SCADA系統發送一個注冊包，同時要求注冊包在每次連接成功后都發送，用于標識無線壓力變送器區分不同設備。
對于IMEI號是設備身份唯一標識碼，在每臺儀表的內部元器件上，要求有IMEI號標識，標識要求清晰牢固，并被默認在儀表里，不能修改。統一規定長度為15字節的字符串。
（3）為保證和數據采集服務器的三維力控組態平臺通訊，注冊包格式要求：ETUNG：IMEI號碼 + ＼x00。注冊包要求固定長度為22Byte，其中“ETUNG：”是固定的，為6Byte，IMEI號碼是每一個設備的編號，作為設備標識，為15Byte，最后以1Byte“＼x00”結束。
2公網傳輸壓力變送器測試
壓力變送器樣品開發出來后，為了保證其適用性，我們組織技術人員進行了測試，測試方法是按照要求壓力變送器按照河南油田信息化使用的無線傳輸網絡，按照信息化建設標準與油氣生產信息化采集服務器進行網絡數據對接。
變送器采用內置通信板卡，使用上海移遠通信的帶分集接收功能的，支持FDD-LTE/TDD-LTE/WCDMA/TD-SCDMA/CDMA/GSM型號為QuectelEC20無線通信模塊，首先該具有模塊支持全網通的功能。
測試用SIM卡分別是中國移動和中國聯通專用物聯網卡。
與SCADA平臺的測試，按照中石化油氣生產信息化數據庫統一部署，后臺使用三維力控組態采集軟件。
3儀表基本設置與操作
公網無線壓力變送器按照最初技術方案實現了遠程與本地的設置與調試，可以實現如下調試和設置功能：
無線壓力變送器能夠設置終端數據采集服務器地址、服務器端口。保證主動傳輸路徑在不同的單位網絡段和服務器地址，都能夠實現可以上報數據。
可以設置通訊模式，保證在不同的通信營運商、不同的網絡模式（2/3/4G）網絡條件下，滿足設備聯網上線。
通過面板和遠程遙調警使能實現壓力的主動報警、報警值上下限、延時、死區、最大最小量程、小數位數、上傳時間的設置，數據傳輸頻率可設置，默認24小時，最小設置單位為1小時。具備網絡聯通和信號強度標識。
在儀表調整或者儀表斷電后，所設置的數據應保持，減少后續維護工作。
4 現場應用
無線壓力變送器儀表開發應用后，在河南油田油氣生產信息化第二批建設工程中的采油一廠魏崗、趙凹采油管理區，采油二廠的古城管理區的237口注水井。
5 結論與認識
遠程進行注水井套管壓力的監測，及時采取措施降低套管損壞造成的影響，對油氣藏中后期的穩產起到重要的作用。同時該儀表傳輸技術也可以應用與油田其他野外生產現場設備及流程的數據遠程采集。采用這種傳輸技術壓力變送在中石化油氣生產信息化建設工程中首家使用，為下步油氣生產信息化的更廣泛的應用提供了技術支持。
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