基本信息
- 項目名稱：
- 數(shù)字化油田多參數(shù)GPRS實時監(jiān)控系統(tǒng)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 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)有自動化監(jiān)控系統(tǒng)的問題和缺陷，設(shè)計了適合現(xiàn)代油田信息化、數(shù)字化管理的實時監(jiān)控系統(tǒng)及合適的通訊組網(wǎng)方案，可實現(xiàn)井口電參數(shù)及壓力、示功圖等各種生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)的實時采集分析，對于提高產(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，有很強的市場競爭力，有很大的市場空間和很好的推廣前景。
- 詳細介紹：
- 有桿泵采油是目前最基本、最可靠，且應(yīng)用最為廣泛的一項抽油技術(shù)。有桿泵油井的工況檢測能夠反映油井的日常工作狀態(tài)，工況檢測實現(xiàn)自動化對于實現(xiàn)“數(shù)字化油田”有著重要的意義。本項目基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上構(gòu)建油井監(jiān)測系統(tǒng)，將ZigBee技術(shù)與GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了油井監(jiān)測信息傳輸?shù)目蛇x擇性、傳輸信息的最優(yōu)化特性等功能，完成了一個典型的油井工況檢測方案，為油井工況檢測真正實現(xiàn)自動化提供了基礎(chǔ)。監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r在線監(jiān)測井口溫度、壓力、示功圖等參數(shù)，能夠?qū)Τ橛蜋C的各種故障，其中包括壓力過高過低、光桿卡死過載、停機、缺相、欠載等進行實時診斷，并及時發(fā)現(xiàn)故障診斷。它可以遠程控制抽油機的啟停，隨時查詢油井的運行參數(shù)，并實現(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)控中斷和中心計算機系統(tǒng)構(gòu)成，井口實時監(jiān)測到的數(shù)據(jù)參數(shù)，通過GPRS無線方式傳送給采油廠實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，進而提高工作效率。
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 本系統(tǒng)為了順應(yīng)數(shù)字化油田的發(fā)展趨勢，解決抽油機運行狀態(tài)跟蹤監(jiān)測的相關(guān)問題而研制。該系統(tǒng)主要是由井口監(jiān)控中斷和中心計算機系統(tǒng)構(gòu)成，井口實時監(jiān)測到的數(shù)據(jù)參數(shù)，通過GPRS無線方式傳送給采油廠實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，進而提高工作效率。 創(chuàng)新點及關(guān)鍵技術(shù)： 1、采用ZigBee技術(shù)的無線傳感器組網(wǎng)技術(shù) 2、多參數(shù)耦合判斷分析 3、數(shù)據(jù)的遠程共享及Web發(fā)布 主要技術(shù)指標： 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小時傳輸1個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：工業(yè)環(huán)境設(shè)計：防護等級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。
科學性、先進性
- 本系統(tǒng)針對目前類似裝置的缺陷做了很大的改進和創(chuàng)新，將系統(tǒng)設(shè)計成以下幾個模塊： 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)進行現(xiàn)場的報警及控制。 2)數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊：完成無線通信的組網(wǎng)，將抽油井的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)實時、可靠地傳送到監(jiān)控中心。 3)后臺監(jiān)控軟件模塊：將數(shù)據(jù)進行分析與處理，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)。 充分利用單片機集成度高、運行可靠等特點，突出的實質(zhì)性技術(shù)特點和顯著的進步包括： 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)器電腦后通過軟件智能的判斷油井的工作狀況是否正常，能夠遠程啟停控制。 2）采用ZigBee技術(shù)的無線傳感器組網(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)的遠程共享及Web發(fā)布：油井現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)量可以通過Web實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)共享，使油井負責人第一時間了解油井信息。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 現(xiàn)場試驗
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 可合作或轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實物、圖片、錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 技術(shù)特點和優(yōu)勢： 將ZigBee技術(shù)與GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了油井監(jiān)測信息傳輸?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，可靠性高、便于安裝維護、可耐受野外惡劣的環(huán)境,具有自主知識產(chǎn)權(quán)，推廣前景很好。 市場分析與經(jīng)濟效益預測： 抽油機是油田重要的生產(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。中國石油工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，中國抽油機的保有量在10萬個，年增量在5000個，市場潛力及其巨大。
同類課題研究水平概述
- 國內(nèi)部分：隨著采油技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)油田在油井監(jiān)測數(shù)據(jù)方面從以往的手工作業(yè)采集逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣踊鳂I(yè)。以下是目前國內(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實時對油井的工作狀態(tài)進行監(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，對油井現(xiàn)場運行情況進行拍照監(jiān)控，并將所拍照片通過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行油井工作狀態(tài)報警。 2005年，新疆克拉瑪依油田聯(lián)手美國艾克賽爾( Axelwave )，利用先進的無線局域網(wǎng)技術(shù)，成功架構(gòu)克拉瑪依油田的實時無線監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了采油作業(yè)的遠程無線監(jiān)控和指揮調(diào)度。該系統(tǒng)主要采用了Axelwave的電信級多功能無線網(wǎng)橋，將相距數(shù)十公里的多個稠油開采點的圖像、數(shù)據(jù)信息，實時傳輸?shù)接吞锟偪厥?，實現(xiàn)了采油作業(yè)的遠程調(diào)度和指揮，確保了稠油開采的高效和安全。 2008年初，新疆的塔里木油田開發(fā)事業(yè)部也引進機采井遠程監(jiān)控技術(shù)，先后在輪南、東河等油田的機采井上安裝遠程監(jiān)控系統(tǒng)，將每口機采井的運行參數(shù)遠程傳送到采油隊值班室的計算機上，并安裝報警系統(tǒng)。 國外部分：國外油田公司在油井監(jiān)控方面的開展的更為早些，美國APS公司生產(chǎn)的自動化抽油機本身就裝有系統(tǒng)分析控制器，可以監(jiān)測、記錄與分析電動機的工作數(shù)據(jù)，診斷得到的數(shù)據(jù)，經(jīng)GPRS實現(xiàn)數(shù)據(jù)向上級數(shù)據(jù)管理中心的傳輸，進而可以實現(xiàn)抽油機的最優(yōu)抽汲。美國Delta-x公司的自動監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)Τ橛捅玫臄?shù)據(jù)進行監(jiān)測和遙控，具有防抽空功能、故障診斷和保護功能，抽油安全可靠、事故少、傳動效率高等特點。美國哈里伯頓能源服務(wù)公司在油井動態(tài)監(jiān)測光導纖維傳感器方面研制方面獲得一定進展。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)測方案。美國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)測以確認、診斷、解決油藏中可能出現(xiàn)的問題。 通過對以上現(xiàn)狀分析發(fā)現(xiàn)，未來的油井監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是: (1)油井監(jiān)測系統(tǒng)除了能夠監(jiān)測一些影響油井正常工作的關(guān)鍵數(shù)據(jù)外，必須具備故障報警模塊，最大程度上實現(xiàn)油井的自動化監(jiān)控。 (2)油井監(jiān)測系統(tǒng)必須能夠具備數(shù)據(jù)傳輸無線化的特點，真正實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)在各級網(wǎng)絡(luò)中的無縫連接，無線傳輸。
