基于GPRS DTU技术在油井远程监控系统的应用案例

　　案例背景

　　石油天然气资源较丰富，气田分布点多面广，并且常远离城镇和人口集居的地区;在同一气田中气井又十分分散，由于它所处的地理位置不同，开采层位各异，其天然气成分和所含杂质不一。一般来说，除在集输工艺上需要一套与工艺设备相适应的自控仪表设备来对分离、计量、换热、调压等过程进行检测与控制外，还需要有与生产相适应的纵观全貌的调度管理系统;因此建立一个统一的，现代的生产管理网络十分必要。

　　随着网络信息技术快速发展，以打造数字石油为目标，改造或抛弃传统的系统控制模式则已成为必然趋势，而油田信息化建设主要包括油井远程测控终端RTU、配电线路自动化系统、输油管线泄露监测、集输站库自动化监控等四个部分，其目的是利用现场监控系统和无线数传模块DTU，实现数据源头自动采集，借助油田现有网络资源，为各级管理部门应用提供开放的数据平台，使生产和管理人员及时控制和掌握生产动态，对取得的实时数据进行统计、分析、优化，从而为保证生产设备正常运转、降低生产成本提供重要依据。

　　方案

　　油井远程监控系统主要是通过对井口参数的实时检测，采用轮询一应答的通信方式，将检测到的油井状态，通过无线方式传送给作业区实时数据库服务器，并以C/S或B/S模式，使生产管理的各个部门能够及时掌握油井工作状态，缩短油井故障处理时间，提高开井时率，增加原油产量，提高工作效率。

　　井口控制器采集油井示功图、电量、回压、温度等参数，以CDMA/GPRS专线方式或者数传电台接口(RS232)接入作业区通讯机、实时数据库服务器，厂矿小队的计算机可以用浏览器或客户端方式对实时数据库进行访问。并且井口控制器可实时采集计算电机电量参数，可为6kV配电线路自动化系统提供所需的数据，利用CDMA/GPRS网，组成配电线路自动化系统，实现对配电线路运行状况的实时监控和管理。

　　集输站库自动化系统与输油管线泄漏检测系统均是相对独立的一个系统，经局域网将系统采集的生产数据上传作业区实时数据库，实现网上数据共享。通过B/S模式，可以使管理者浏览和查询全作业区实时数据，及时了解现场生产情况。也可以通过C/S模式对生产数据进行统计、分析。为了保证系统的时钟一致性，系统配备专用的GPS时钟，用于同步全网的系统时钟，包括定时与远方对时。

　　系统框图如下：

　　根据油井分布的地域特点与无线通讯技术发展的水平，油井远程监控系统考虑用CDMA/GPRS或者数传电台通讯模式，系统主要由传感器、井口控制器SU、CDMA/GPRS(数传电台)无线数传模块DTU(GPRS DTU)、作业区通讯机、实时数据库服务器、WEB服务器、监控浏览终端等组成。

　　油井工作状态传感器主要有温度传感器，压力传感器，电机电流、电压传感器抽油机载荷、位移传感器、变压器一次侧电流传感器，它们将油井的工作状态变换成对应的电压或电流值送至井口控制器SU。然后经CDMA/GPRS网或数传电台，接人作业区通讯机，数据通讯机采用轮询方式收集井口控制器数据，数据经过分析经处理后，进作业区实时数据库。厂矿小队的计算机可根据不同的权限，采用C/S或B/S模式对实时数据库进行访问。

　　系统功能

　　1.数据采集功能

　　数据定时采集：能够采集各种可以通过通道传递到主站的遥测、遥信、电度及其它类型的量测数据。系统定时召唤油井终端数据，召唤周期可按功图、电流图和其它量分别以分钟为单位设置，最小为1分钟，最大为255分钟;按需数据采集：作业区用户终端可在任何时刻请求召唤一口或多口井的数据;

　　通讯控制功能：启动/停止对油井终端的数据采集、切换终端使用的通道等;

　　通道质量监视及故障诊断，通讯流量计算;

　　GPS对时：接入GPS时钟信号，定时统一全系统时钟，并向各油井终端发送对时命令;

　　可支持多种通讯规约、多种通讯通道;

　　添加删除油井终端，修改终端通讯参数，如地址、通讯规约、数据召唤周期等;修改油井终端参数，如各种报警限值，抽油机冲程、冲次、各传感器量程等参数，并将必要的参数下发到油井终端;

　　2.数据处理功能

　　事项报警处理功能：系统对模拟量可分别设置报警上、下限，有效上、下限，当数据越限值时可生成报警记录。可定义报警的音响效果，活给出语音报警提示;

　　事件记录，系统记录所有用户操作、通讯事件和终端报警;

　　数据保存周期可按不同数据类型设置为逢变即存、10分钟、30分钟、60分钟(保存周期应大于等于采集周期);

　　权限管理。所有系统操作均有授权控制;

　　3.人机界面功能

　　界面循环显示：授权用户可选择油井，使基本信息界面可自动循环显示，显示时间可在5秒一30秒之间以秒为单位设置;

　　报警发生时，可自动推出报警画面，并伴有声音或语音报警;

　　结合地理位置图显示油井信息，如开/关井，基本运行数据等;

　　结合地理位置图显示与油井相关的电力线路运行信息，如是否停电等;

　　生成各采集参数的时间曲线;

　　显示示功图：功图迭加和并列对比;

　　计算功能：支持常用函数功能;

　　历史数据综合查询及生成报表;

　　遥控启/停井(预留功能)。

　　软件界面如下：

　　4.系统维护功能

　　为油井终端维护人员提供手持终端，以便于现场维护，并可在局信息网出现故障时接收现场的报警信息;

　　5.报表功能

　　可自定义报表格式，生成各种报表。

　　结论

　　作为基于GPRS/CDMA技术在油井的应用系统的建成并投入实质性的应用大大地节约了各种生产成本的开销，并提高了工作效率，这一技术的推广为油井数据采集提供了好的开端。