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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 數(shù)字化油田多參數(shù)GPRS實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品充分考慮油田生產(chǎn)現(xiàn)代化、數(shù)字化管理的需求，以及現(xiàn)有自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的問(wèn)題和缺陷，設(shè)計(jì)了適合現(xiàn)代油田信息化、數(shù)字化管理的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)及合適的通訊組網(wǎng)方案，可實(shí)現(xiàn)井口電參數(shù)及壓力、示功圖等各種生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集分析，對(duì)于提高產(chǎn)量、節(jié)能減排、減少故障，以及油田提高生產(chǎn)管理效率等有著重要的意義。該系統(tǒng)基于其明顯的功能優(yōu)勢(shì)，有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，有很大的市場(chǎng)空間和很好的推廣前景。
- 詳細(xì)介紹：
- 有桿泵采油是目前最基本、最可靠，且應(yīng)用最為廣泛的一項(xiàng)抽油技術(shù)。有桿泵油井的工況檢測(cè)能夠反映油井的日常工作狀態(tài)，工況檢測(cè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化對(duì)于實(shí)現(xiàn)“數(shù)字化油田”有著重要的意義。本項(xiàng)目基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上構(gòu)建油井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將ZigBee技術(shù)與GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了油井監(jiān)測(cè)信息傳輸?shù)目蛇x擇性、傳輸信息的最優(yōu)化特性等功能，完成了一個(gè)典型的油井工況檢測(cè)方案，為油井工況檢測(cè)真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提供了基礎(chǔ)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)在線監(jiān)測(cè)井口溫度、壓力、示功圖等參數(shù)，能夠?qū)Τ橛蜋C(jī)的各種故障，其中包括壓力過(guò)高過(guò)低、光桿卡死過(guò)載、停機(jī)、缺相、欠載等進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障診斷。它可以遠(yuǎn)程控制抽油機(jī)的啟停，隨時(shí)查詢油井的運(yùn)行參數(shù)，并實(shí)現(xiàn)參數(shù)和數(shù)據(jù)資源共享。該系統(tǒng)主要是由井口監(jiān)控中斷和中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，井口實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)參數(shù)，通過(guò)GPRS無(wú)線方式傳送給采油廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，進(jìn)而提高工作效率。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本系統(tǒng)為了順應(yīng)數(shù)字化油田的發(fā)展趨勢(shì)，解決抽油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)跟蹤監(jiān)測(cè)的相關(guān)問(wèn)題而研制。該系統(tǒng)主要是由井口監(jiān)控中斷和中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，井口實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)參數(shù)，通過(guò)GPRS無(wú)線方式傳送給采油廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，進(jìn)而提高工作效率。 創(chuàng)新點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)： 1、采用ZigBee技術(shù)的無(wú)線傳感器組網(wǎng)技術(shù) 2、多參數(shù)耦合判斷分析 3、數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程共享及Web發(fā)布 主要技術(shù)指標(biāo)： 1、 位移、載荷傳感器： ①載荷:0-150kN，位移:0-8m; ②工作環(huán)境溫度范圍:-40+85?C; ③無(wú)線數(shù)傳距離:50-100m; ④電池工作壽命:>5年; ⑤工作電源:ER34615H 3.6V鏗壓硫酞祿電池供電，1小時(shí)傳輸1個(gè)功圖的情況下能連續(xù)工作1年以上。 2、 溫度、壓力傳感器： ①壓力量程：0~100MPa；精度：＞0.25%FS，0.5％F.S， ②溫度量程：－40～＋125℃；精度：±0.5℃。 ③LCD液晶顯示壓力、溫度等，顯示形式、刷新速率可設(shè)置；狀態(tài)LED指示。 ④防爆設(shè)計(jì)：工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)：防護(hù)等級(jí)IP67；工作環(huán)境溫度：－40～＋70℃ 3、 電流、電壓傳感器： ① 電壓量程：0～500V、2500V； ② 電流量程：0～100A、150A； ③ 精度：1％。 4、 整體系統(tǒng)工作環(huán)境溫度： －45℃～＋85℃，干燥不結(jié)露。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本系統(tǒng)針對(duì)目前類似裝置的缺陷做了很大的改進(jìn)和創(chuàng)新，將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成以下幾個(gè)模塊： 1)數(shù)據(jù)采集模塊：抽油井的狀態(tài)數(shù)據(jù)，相應(yīng)傳感器的選型及安裝，以及根據(jù)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的報(bào)警及控制。 2)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸模塊：完成無(wú)線通信的組網(wǎng)，將抽油井的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、可靠地傳送到監(jiān)控中心。 3)后臺(tái)監(jiān)控軟件模塊：將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，建立數(shù)據(jù)處理功能。 4)外圍模塊: 系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的外圍模塊是支持其他模塊工作的環(huán)節(jié)。 充分利用單片機(jī)集成度高、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)，突出的實(shí)質(zhì)性技術(shù)特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步包括： 1）多參數(shù)耦合判斷分析：多參數(shù)數(shù)據(jù)在傳輸?shù)椒?wù)器電腦后通過(guò)軟件智能的判斷油井的工作狀況是否正常，能夠遠(yuǎn)程啟?？刂?。 2）采用ZigBee技術(shù)的無(wú)線傳感器組網(wǎng)技術(shù)：將ZigBee技術(shù)與GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，增加了可靠性。 3）數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程共享及Web發(fā)布：油井現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)量可以通過(guò)Web實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)共享，使油井負(fù)責(zé)人第一時(shí)間了解油井信息。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 可合作或轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物、圖片、錄像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 將ZigBee技術(shù)與GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了油井監(jiān)測(cè)信息傳輸?shù)目蛇x擇性、傳輸信息的最優(yōu)化特性等功能。 適用范圍及推廣前景： 本系統(tǒng)在各種類型的抽油機(jī)上都可以安裝使用。此外，螺桿泵、注水井等可根據(jù)井的不同原理和技術(shù)需求進(jìn)行部分功能調(diào)整，也可使用，適用范圍很廣。 本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，可靠性高、便于安裝維護(hù)、可耐受野外惡劣的環(huán)境,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，推廣前景很好。 市場(chǎng)分析與經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 抽油機(jī)是油田重要的生產(chǎn)裝備，同樣也是能耗大戶，是油田生產(chǎn)管理和節(jié)能減排的重點(diǎn)。中國(guó)石油工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)抽油機(jī)的保有量在10萬(wàn)個(gè)，年增量在5000個(gè)，市場(chǎng)潛力及其巨大。
同類課題研究水平概述
- 國(guó)內(nèi)部分：隨著采油技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)油田在油井監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)方面從以往的手工作業(yè)采集逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)化作業(yè)。以下是目前國(guó)內(nèi)油田在采油監(jiān)控方面的應(yīng)用情況: 大慶油田采油一廠、四廠、五廠、七廠等利用GPRS實(shí)時(shí)對(duì)油井的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，使原有采油廠人工采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)高效的智能采集、智能輸出。采油十一廠在油井上安裝具有攝像功能的監(jiān)控終端，對(duì)油井現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行拍照監(jiān)控，并將所拍照片通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送給監(jiān)控室管理員。采油七廠、八廠下屬油田采用短信的方式進(jìn)行油井工作狀態(tài)報(bào)警。 2005年，新疆克拉瑪依油田聯(lián)手美國(guó)艾克賽爾( Axelwave )，利用先進(jìn)的無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)，成功架構(gòu)克拉瑪依油田的實(shí)時(shí)無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了采油作業(yè)的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控和指揮調(diào)度。該系統(tǒng)主要采用了Axelwave的電信級(jí)多功能無(wú)線網(wǎng)橋，將相距數(shù)十公里的多個(gè)稠油開(kāi)采點(diǎn)的圖像、數(shù)據(jù)信息，實(shí)時(shí)傳輸?shù)接吞锟偪厥?，?shí)現(xiàn)了采油作業(yè)的遠(yuǎn)程調(diào)度和指揮，確保了稠油開(kāi)采的高效和安全。 2008年初，新疆的塔里木油田開(kāi)發(fā)事業(yè)部也引進(jìn)機(jī)采井遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，先后在輪南、東河等油田的機(jī)采井上安裝遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，將每口機(jī)采井的運(yùn)行參數(shù)遠(yuǎn)程傳送到采油隊(duì)值班室的計(jì)算機(jī)上，并安裝報(bào)警系統(tǒng)。 國(guó)外部分：國(guó)外油田公司在油井監(jiān)控方面的開(kāi)展的更為早些，美國(guó)APS公司生產(chǎn)的自動(dòng)化抽油機(jī)本身就裝有系統(tǒng)分析控制器，可以監(jiān)測(cè)、記錄與分析電動(dòng)機(jī)的工作數(shù)據(jù)，診斷得到的數(shù)據(jù)，經(jīng)GPRS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)向上級(jí)數(shù)據(jù)管理中心的傳輸，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的最優(yōu)抽汲。美國(guó)Delta-x公司的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)Τ橛捅玫臄?shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和遙控，具有防抽空功能、故障診斷和保護(hù)功能，抽油安全可靠、事故少、傳動(dòng)效率高等特點(diǎn)。美國(guó)哈里伯頓能源服務(wù)公司在油井動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)光導(dǎo)纖維傳感器方面研制方面獲得一定進(jìn)展。為油田提供了可靠的服務(wù)，并且能更快更廣泛地為上下游公司提供永久監(jiān)測(cè)方案。美國(guó)斯倫貝謝公司在全球1500多口井中安裝了其生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，提供連續(xù)的監(jiān)測(cè)以確認(rèn)、診斷、解決油藏中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。 通過(guò)對(duì)以上現(xiàn)狀分析發(fā)現(xiàn)，未來(lái)的油井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)是: (1)油井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)除了能夠監(jiān)測(cè)一些影響油井正常工作的關(guān)鍵數(shù)據(jù)外，必須具備故障報(bào)警模塊，最大程度上實(shí)現(xiàn)油井的自動(dòng)化監(jiān)控。 (2)油井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須能夠具備數(shù)據(jù)傳輸無(wú)線化的特點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在各級(jí)網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)縫連接，無(wú)線傳輸。
