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油井监控系统方案
技术指导：王先生 联系电话：18846425570
1、设计思想
1.1、充分了解和理解油田的使用需求，跟踪国内外最先进的电子信息技术，应用在油田的生产和工作中
1.2、高集成度、微功耗设计，提高产品的可靠性、稳定性，大大缩小设备的体积
1.3、考虑到设备的维护管理和井场的作业，整个井场不布线，部件之间采用无线连接，让生产检修和设备维护拆装更加方便
1.4、因地制宜，根据现场情况决定采用油井现存电源、太阳能、锂电池供电等多种供电模式
1.5、解决以前产品在其它油田使用中遇到的所有问题，使整个系统成为更加稳定可靠、数据测量准确、使用寿命长、安装维护简单的系统
1.6、功能强大并考虑足够的扩展空间
1.7、适应立式、游粱式等各类抽油机井、电泵井、自喷井、气举井
2、系统工作流程及结构
每口井的前端设备由多个测量传感器和一个主机组成，各种传感器定时采集数据后，以无线方式向主机发送数据，主机接收数据后按照通信协议将数据打包封装，按照一定间隔周期以GPRS、CDMA等方式，向监控中心发送数据。监控中心是具有固定IP和相关软件的计算机，后台软件接收到数据后，将数据按照各种计算公式或者算法解析成可读数据或绘制图表，并保存在数据库里，对于某些信息，可以发送到指定的手机上。用户通过浏览器访问服务器的IP和端口号来读取查询数据，以及向油井现场终端发出指令，现有的指令有控制抽油机的启停、远程调速、修改数据发送的时间间隔。
3、主要设备介绍
3.1、抽油机监控主机(LDRTU-100)
该设备通过无线或者有线的方式连接载荷位移传感器、电流电压传感器、压力传感器、温度传感器，数据一方面打包处理后上传到上位机，另一方面也可以在本机显示。通过该主机对本系统以及各传感器的参数进行设置。
技术指标如下：
(1)
可以无线采集示功图
冲次范围1-12冲分（高冲次可以单独选定）
位移量程：不受限制、
载荷量程：3T、5T、10T、12T、15T、25T（需根据抽油机机型选配）
(2)可以无线采集6路模拟量(分辨率4095)，也可直接采集压力数据（需配套相应的无线数传压力计））
(3)可以无线采集4路开关（曲柄销子）报警量
(4)可以无线采集一路电磁流量的瞬时值及累计值（目前支持浙江苍南流量计或天信流量计，其他需特殊提出）
(5)可以无线采集一路翻斗流量计或其他计数脉冲计数
(6)可以有线采集电参量瞬时值（三相电压、三相电流、三相功率、总功率、功率因数、有功电度）
(7) 可以与示功图同步采集总功率、无功功率、功率因数曲线
(8)可以与示功图同步采集3相电流曲线（144点）
(9)可以采集一个机器周期的压力曲线（模拟量1，与示功图不同步）
(10)可以提供5个继电器无源触点输出，可作启井、停井、声光报警、故障停机、两级调速之用
(11)可以存储500井次（示功图、总功率、电流、压力曲线）的数据，当数据存满后则顶替最早的数据
(12)小无线传输距离：空旷地不低于50米
(13)具有标准RS232或RS485接口
(14)使用温度范围：+50℃至-20℃，当在高寒地区使用时应该加装温度控制器
(15)工作模式可设为依次轮询或各采集模块主动上报模式，当被测参量多时建议采用各采集模块主动上报模式
3.2、示功单元
将载荷和位移传感器集成在一起，用加速度传感器测位移，用电池供电，一节电池可以用2年以
内置大容量存储器，数据自动记录，支持历史数据检索
通讯协议完善，组态软件支持，用户免开发板载传输模块，方便用户选择组网方式
提供用户设置软件，开放式接口，方便与组态软件及其它软件连接
工业级设计，稳定可靠，坚固耐用上。该单元安装在方卡子和悬绳器之间，采集到载荷、位移、冲程、冲次、工作时率等参数后，以无线方式和RTU通信。量程可以选择，最大量程250KN。
该设备必须和监控主机一起使用，采集的数据在主机上显示。
3.3、电泵井、自喷井、气举井主机（RTU-1000）
该单元通过有线或者无线的方式连接电流电压变送器、压力传感器、温度传感器等，将采集到的数据打包后通过GPRS发送出去。
基本功能及特点
配备多种接口资源，包括模拟信号采集、开关量输入、输出，脉冲信号输入等
方式的用户数据接口，可接入PLC各种设备
采集传输控制一体化，提高了系统可靠性，降低了成本
采用工业级超低功耗高性能的嵌入式处理器
用户可以编程的量程转换和报警上下限设定
内设工业时钟，精确计时
自动定时上报和事件触发上报功能
内置大容量存储器，数据自动记录，支持历史数据检索
通讯协议完善，组态软件支持，用户免开发板载传输模块，方便用户选择组网方式
提供用户设置软件，开放式接口，方便与组太软件及其它软件连接
工业级设计，稳定可靠，坚固耐用
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技术指标 |
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3.4、无线压力传感器
微功耗无线压力变送器；低功耗微处理器与工业级GPRS模块。电源为一次性电池。可靠持久；微功耗编程技术，使设备处于低功耗状态。精确电源管理技术，关闭不用的模块以节能；可以实时监测电池电量自动报警。
传感器可以和通信，经过RTU上报数据，也可以直接上报数据。具有自动测量、自动上报、自动存储等功能。
3.5、无线温度传感器
本产品采用了进口芯片，具备了传统模拟温度变送器和许多数字温度变送器所不具备的许多先进性能。对输入信号中的高、低频干扰信号提供了硬件和软件上的抑制和处理。即使在大功率变频控制系统中也能保持可靠的性能。仪表借助进口芯片的强大功能对信号进行数字化自动 / 手动调校，无需借助外部的零点和满度电位器，自动动态的校准零点。同时可对信号进行自动补偿。本系列产品可通过无线射频技术连接到几百米外的手持终端上，可远程观测输入、输出值。
无线射频技术的强大的远传功能和温度变送器优异的硬件电气性能为产品的稳定性和可靠性提供了坚实的保证。并使该产品的整体性能领先国际先进水平。
产品特性：
读书精度0.5度，误差+/--0.5度
提供工业用不锈钢外壳和民用外壳
变送器输出标准，0~5V，1-5V信号，输出误差0.1%
3.6、电流电压频率变送单元9033C）
4、实现的和可扩充的功能
4.1抽油机井功图、连续功图、叠加功图绘制、电流图绘制、套压、回压、温度、三相电流、测量，每隔30分钟采集一次数据，功图和电流图每个冲程采集144个点，其它每30分钟采集一个点；电泵井电流、电压、油压、频率、套压、回压、温度每分钟采集一个点，每30分钟发送一次，绘制最新数据曲线、周曲线；自喷井油压、套压、回压、温度每分钟采集一个点，每30分钟发送一次，绘制最新数据曲线、周曲线；所有类型油井的井口水套炉按每分钟采集一个点，30分钟发送一次数据，绘制最新曲线和周曲线。
4.2 根据实际情况来设置报警条件，对于超出范围的数据自动保存到数据库，具备查询功能，对于重要的报警，发送到指定的手机。
4.3数据查询功能，对于历史数据可以方便地查询
4.4立即查询功能，对于需要及时知道的数据，发送指令可以立即取回
4.5报表自动生成功能，可以更加选择的日期，自动生成当日所有油井的测量数据的EXCEL文件
4.6可扩充功能：
4.6.1对于抽油机井自动计算单井的日产量和液面
4.6.2控制采油设备的启停机
4.6.3远程拍照，照片发到手机或邮箱
4.6.4井区非法闯入报警
4.6.5提供需要的各种报表
5、安装调试
5.1抽油机主机安装：
如果另外配备机箱，在机箱内安装LDRTU-100主机、接线排和电源开关，机箱的固定视现场情况而定，一般用膨胀螺丝固定在电控柜旁的水泥基座上，电源从电控柜的空气开关上面一排接线槽接至主机，EDA9033的数据线和电源线一道通过软穿线管连接到机箱
5.2载荷传感器安装：
先卸载，在方卡子和悬绳器之间卡入或者套入载荷传感器，再用方卡子压紧载荷传感器，再加载
5.3压力传感器安装：
先关闭阀门，装上三通，再将压力传感器和原来的压力表拧上，如果原来没有压力表，可直接将传感器拧上，然后打开阀门
5.4温度传感器的安装：
温度传感器需根据现场条件进行设计，一般需要在油管上安装盲管
5.5电泵井主机安装：
电泵井主机放在电泵室，EDA9033放在电控柜里，电源线和数据线接到主机上
5.6自喷井主机安装：
自喷井主机由于全是无线传感器，耗电很小，内置干电池足以使用2年，做一个小铝合金箱，固定在附件的合适的显眼的地方
5.7注意事项
5.7.1按照油田的工作、安全要求施工
5.7.2涉及到油田设备的操作由油田工作人员来执行
6、监控中心
监控中心需要服务器一台、WINDOWS 2003、SQL SERVER 2000、防火墙软件，需要固定的公网IP和端口号，如果没有固定IP，在移动通信公司办理VPN专网，每一张SIM卡有一个固定IP，在监控中心安装一个接收装置，这个接收装置有一张SIM卡，其它SIM卡指定向这张SIM卡发送数据，前端的SIM卡是每月10M流量，每月向移动公司交10元，监控中心的SIM卡不限流量，每月向移动公司交200元，这张SIM卡的带宽足以接收上万口油井的数据。接收装置通过RS232口和服务器连接。
对于油井的一些必要的基本参数，可以从别的机器读入，需要提供进入该机器的接口。
监控中心所需要的所有系统软件，采用油田现有软件，不需另行购买，服务器硬件需要两块网卡、两个磁盘同时运行作为相互备份，内存大于2G，硬盘300G。
7、系统设备管理和维护
设备的管理和维护是影响这套系统使用效果的重要因素之一，既然安装了本系统，就得使用好，达到预期的效果。尽管本系统是按照免维护的要求设计的，仍然需要专门的负责人来进行下列维护工作。
系统管理人员职责：
1确保服务器、网络、系统的正常运行，解决其他工作人员在使用过程中遇到的问题。安排现场设备维护人员进行维护工作。
2每天查看数据更新，对于没有数据更新的油井或某参数，分析是被监控设备问题还是监控设备问题，通知厂家维护人员或者现场设备维护人员去现场处理。
3每次作业拆装设备，每个部件都要妥善保管，做好跟踪记录，将相关信息在监控网站上更新。
4和移动通信公司沟通、按时交费。
5如果无法访问监控网站、及时通知我公司。
6 各种报表的生成、下载、打印等工作。
7采用电池供电的自喷井主机和压力温度传感器需要2年更换一次电池。
8所有传感器需要2年标定一次，在换电池时取下传感器到指定单位进行标定。
9配合我公司的安装调试工作。
现场设备管理人员职责：
1在系统管理人员的安排下进行现场维护。
2作业时拆装设备，放到指定地点，妥善保管。
3如出现网上看不到数据的情况，需要和系统管理人员配合，做适当处理。
4采用电池供电的自喷井主机和压力温度传感器需要2年更换一次电池。
5如有必要，对机箱、太阳能电池板等设备部件清洁。
6所有传感器需要2年标定一次，在换电池时取下传感器到指定单位进行标定。
7配合我公司的安装调试工作。
8现场操作时最好有2人在场。
8、本系统的优势
8.1低功耗电路设计让设备健康长寿
油井监控设备安装在环境恶劣的野外，设备的稳定性和可靠性是油井监控应用成败的关键，如果监控设备本身故障频繁，不仅不能很好地实现监控，反而会给工作带来负担和麻烦，浪费人力、物力、财力，监控设备的微功耗设计是提高产品质量的有效方法。
电路按照微功耗设计，选择微功耗的器件，器件只在很短的唤醒时间内工作，大部分时间处于休眠状态，这样的设计可以使设备使用电池供电，大大提高了产品的可靠性和使用寿命，也很好地解决了气举井、自喷井井场没有电源的问题。
8.2井场不需布线让安装维护更方便
油井井场的监控参数一般有功图、三相电流电压、油压、套压、回压、温度，有的还有水套炉的压力和温度，水套炉离井口还有一定距离。在传统的油井监控系统中使用有线传感器连接，这样会导致安装施工麻烦，影响美观，时间长了电线老化，故障难以处理，而且容易将雷电等引向主机，影响主机的稳定性。将所有的传感器以无线短传的方式和监控主机通信，可以很好地解决这些问题
压力传感器、温度传感器、载荷传感器采用微功耗设计，电池供电，一节电池可以用到2-5年，电池在传感器标定时更换即可
示功图的获取需要获取光杆上的载荷和位移数据，很多厂家是采用在抽油机支架的支点处安装角位移传感器，在方卡子和悬绳器之间的光杆上安装载荷传感器，用信号线将角位移和载荷传感器连接，这样由于驴头的不断运动，风沙等自然条件的影响，可靠性难以得到保障，采用加速度传感器测量载荷在一个冲程内对应的位移，计算出一个功图数据后将数据以无线方式发送到监控主机，设备采用微功耗设计、电池供电，所有设备集成在一个小盒内，跟着驴头上下运动。
8.3算出来的动液面
功图和动液面是油井测量的两个重要指标，功图的测量可以通过载荷位移传感器来获取，环空动液面都是使用回声仪测试的，发声介质使用无弹头火药子弹或氮气瓶声弹。测试方法是人工定期进行操作，使用的设备比较危险、笨重，而且也很难长时间连续测试，获取动液面有没有更好的办法呢？通过功图、功率等方法可以估算出动液面。
对于抽油机而言，安装在光杆上的示功仪就像一杆秤，在不停地称作用在光杆上的力，抽油机在运动过程中受到的力很多，而且很不规则，如果抽油机在运动过程中停下来，在刚停下的一段时间，作用在光杆上的力是基本固定的，在上冲程，作用在示功仪上的力有抽油杆在空气中的重力、动液面以上液柱的重力、油压和套压之差对柱塞面积形成的力，在下冲程，作用在示功仪上的力主要就是抽油杆在油中的重量，通过对这些力的计算以及一些经验值，可以比较准确地计算出动液面。对于电潜泵井，可以根据测量的电机功率来反应动液面。
9、效益评估
9.1增加原油产量的计算方法
缩短了采油设备的故障时间就相当于增加了原油产量，未装监控之前，工作人员不到现场很难知道设备停机或者故障，安装监控后可以及时知道，由于及时采取措施而导致设备加快恢复生产的时间而增加的产量可以估算出来。如：以前每口井平均每年故障停井20天，安装监控系统后缩短到10天，按每天10吨原油产量计算，相当于增加100吨原油，约增加30万产值。通过这套系统还可以及时发现偷盗、破坏采油设备的情况。
9.2让油井工作在最佳状态
通过对采集到的数据的分析，工作人员不仅可以了解油井的历史、当前的情况，而且可以分析油井近期的情况，可以更加分析判断，对油井适时作业，让油井工作在最佳状态，从而减少设备磨损、降低耗电、增加产量。
9.3减少巡井费用和工作人员的劳动强度
安装这套系统后，人工巡井的次数可以大大减少，从而可以减少巡井费用。同时工作人员的劳动强度大大降低，在风沙、酷热、严寒的天气可以不去巡井。
9.4管理人员的工作效率可以大大提高
原来需要人工做的报表，现在点击鼠标即可生成，而且数据没有有意无意的差错，同时也减少了办公设备材料的损耗。通过采集到的数据做出科学分析，可以远程启停采油设备来更加合理地采油，节约用电和提高采油效率。
9.5提高企业竞争力
随着电子通信技术的发展，油井监控系统的稳定性和可靠性大大增强，油井远程监控由于它的优越性，必将成为可以依赖的、必不可少的自动化信息化手段，目前国内国外个油田都在大力发展。使用新技术来提高工作效率也是“科学发展观”的要求
