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    長慶油田叢式井場的數字化閥組間測控方案
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    長慶油田叢式井場的數字化閥組間測控方案

    長慶油田叢式井場的數字化閥組間測控方案

    長慶油田叢式井場的閥組間,傳統采集方案是將多個流量計和壓力變送器當作Modbus設備站在軟件上進行數據采集,存在嚴重不足:(1軟件在采集過程數據時需個儀表的進行輪詢采集,無法一次性采集上來,通訊效率必然低下,周期加長,單井數據采集也會受到影響;2)長慶現場實際情況不一,閥組間采用的流量計、壓力變送器的廠家不一,協議各異,開發和維護很困難。鑒于此,本方案在長慶油田叢式井的測控結構中,融合兼并了閥組間測控,從而形成叢式井場的全套測控,并有效解決上述問題。

    井場RTU通過RS485(Modbus RTU,閥組間協議轉換箱)或本地無線(SM40P-5000KB-F閥組間采集器)與注水閥組通訊,實時采集分水器壓力、注水井壓力、瞬時流量、累計流量等實時參數,并通過遠程注配調控,實現對井口按計劃、按實際流量需求進行注水等功能。SM40P-5000KB-F閥組間采集器,起到一個通用的無線協議轉換器的作用,集成1RS485本地無線。1RS485接入RS485信號的流量計或壓力變送器,軟件支持各種標準通信協議或者自定義協議??杉嫒莞鱾€廠家的儀表設備,給設備的維護和后期改造帶來很多便利條件;本地無線可實現閥組間數據無線上傳至井場RTU。

    SM40P-5000KB-F閥組間采集器將閥組間儀表數據采集匯總。統一數據格式后,一次性集中上傳。一方面可提高通信效率,避免上位機對閥組間儀表逐個輪詢掃描而導致輪詢周期過長,另一方面,統一了與上位機的數據接口,便于上位機軟件的開發調試和維護。

     

     

    1.三級鏈路通訊

    1.1.閥組間數據采集:安裝協議轉換箱測取數據以RS485總線傳給RTU或安裝SM40P-5000KB-F型閥組間采集器測取數據無線傳給RTU。閥組間數據:各水井注水壓力、注水瞬時流量、累計流量,分水器壓力等。

    1.2.井場數據采集:RTU采集閥組間數據并上傳至站控中心,也可控制采集器或協議箱遠程調配注水流量等。

    1.3.站控數據采集:站控中心遠程管控RTU。根據設置進行數據采集、存儲并形成報表,還可進行遠程調配注水流量等。

    2.通訊指標

    2.1. 圖1模式,本地無線數字化網絡通訊:視距≥300m。載頻:433MHz,屬于ISM工作頻段,無需申請頻點。GFSK窄帶調制,同時采用了高效前向糾錯信道編解碼技術,提高低功耗情況下數據通訊可靠性。本地無線網絡可用于井場閥組間和抽油機的采集器與RTU之間無線通訊。

    2.2. 圖2模式,總線通訊:RTU擴展數據通訊RS485,1路,可通過標準Modbus或者定制協議連接第三方設備。例如在閥組間測量應用中與第三方協議箱等連接。

    2.3.RTU遠程通訊:Ethernet接口,10BASE-T PHY,兼容100/1000 BASE-T 網絡。

     


     

    .實施方案

    1.井場監測

    由上述系統架構可知,本系統以RTU為數據中介,閥組間、井場、站控組成三級層遞式監控網絡。對RTU而言,視半徑300米內的井群可視為一個井場。

    1.1.閥組間監測:安裝協議箱測取數據以485總線上傳給RTU或安裝SM40P-5000KB-F型閥組間采集器測取數據無線傳給井場RTU。

    1.2.井場監測:每個井場安裝一臺RTU監測井場注水閥組間數據和抽油機數據。

     2.閥組間配置

    序號

    名  稱

    型  號

    規  格

    數量

    用  途

    1

    油井智能監控終端

    SM40P-5000E-II-E

     

    1臺/井場

    井場數據采集、遠程通訊。

    注水閥組間(1座)

    1

    壓力傳感器

     

    RS485通訊

    若干

    用戶自配

    2

    流量計

     

    RS485通訊

    若干

    用戶自配

    3

    閥組間采集器

    SM40P-5000KB-F

    無線傳輸

    1套

    數據終端采集,二者取其一。

    回路協議轉換器

     

    RS485通訊

    1套

      


    三.SM40P-5000KB-F型閥組間采集器:

    1測量功能

    1.1.節點容量:每臺RS485接口設備(流量計或分水器壓力表等)為一路節點,本采集器可接032路節點。1路節點監測1口水井變量包括管壓、瞬時流量、累積流量或監測一個分水器壓力。

    1.2.實時監測:閥組間總體一個分水器(匯管)壓力及各水井的瞬時流量、累計流量、注水壓力數據;

    1.3.參數設置:設置瞬時流量、壓力、閥門控制以及閥的工作模式。

    1.4.數據存儲:容量32KB字節,按10口井分配,采集周期10秒,可保存364個包(折合1小時)的數據。即便通訊中斷(不超過1小時),數據也不丟失,以保證數據連續性。

    1.5.無線通訊:采集器與RTU之間采用本地無線通訊網絡通訊。安裝方便快捷,比傳統閥組間485總線連接RTU的測量模式省去了挖溝、布線等,大大節省了施工成本。

    2.數據鏈路平臺

    擴展數據通訊接口、RF無線數據通訊及主RTU寬帶數據通訊,建立了井場數據設備的通訊鏈路平臺。

    3.技術指標

    3.1.工業環境設計,戶外安裝,IP65密封壓鑄鋁機殼。

    3.2. EMC抑制能力,IEC61000-4-4強度等級3級。

    3.3.工作環境溫度,-40℃~+85℃。

    3.4.本地無線數字化網絡通訊,作為與RTU間的數據通訊鏈路接口,視距≥300m。載波:433MHz,ISM工作頻段,無需申請頻點。GFSK窄帶調制。

    3.5.擴展數據通訊接口:EIA-RS485-A標準,光電隔離,隔離電壓1000Vdc/1分鐘。

    3.6.RTC實時時鐘,FRM鐵電存儲器,容量32KB字節。確保通訊不暢通時不丟失數據。

    3.7.工業級電源,EMI/防雷擊濾波器,兼容220V/380V/660V多種現場電壓,直接從抽油機電控箱取電。


    .現場安裝:

    SM40P-5000KB-F型閥組間采集器壁掛式安裝固定。吸盤天線請引出豎直吸附在閥組間房頂。


    五.方案說明:

    1.若采用SM40P-5000KB-F型閥組間采集器,與RTU以無線傳輸模式,則現場省去挖溝、排管、布線等,施工成本極低。

    2. SM40P-5000KB-F型閥組間采集器采用壁掛式安裝,拆裝方便快捷。

    3.閥組間若已安裝協議箱,則可選擇485總線連接井場RTU模式,挖溝布線多些麻煩。若無協議箱,則只能安裝SM40P-5000KB-F型閥組間采集器;二者取其一。

    4.SM40P-5000KB-F型閥組間采集器可外接CDMA/GPRS/SCDMA等通訊設備,直接進行數據遠傳至站控中心,無需中介井場RTU,適用于單井“一拖一”遠程監控。

    5.本文提及井場RTU,適用于井場監控。RTU而言,視半徑300米內的井群可視為一個井場。 即一個RTU管理一個井場內多口油井和閥組間,即“一拖多”模式,一個井場僅需要一臺RTU、一套通訊設備等,綜合成本較低。

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