2.4站内视频监控部分
选用室外云台和摄像机,通过站内摄像机传送视频信息到视频服务器,后经交换机实现现场视频数据传送到站内视频监控平台。
2.5增压站RTU/PLC控制部分
选用安控科技的增压站RTU/PLC(3个AI模块、1个AO模块、1个DI模块、1个DO模块和一个RS485采集模块),实现站内监控点的数据采集、回路控制、故障连锁和累计计算等功能。
2.6中控室监控系统部分
选用安控科技的数字化油田SCADA软件,实现站内和井场的实时数据采集,同时结合长庆油田油气工艺研究院的功图智能工况诊断和功图量油系统,实现产量计算、功图量油、自动语音报警、报警管理和报表自动生成等功能。
2.7无线网络部分
数据无线通信产品选用无线网桥产品, 实现增压站和井场之间的数据实时传输、视频监控、远程控制等效果,并将相应数据传输至后台网络,实现后台信息共享,信息管理等应用。
3、项目实施方案
根据现场状况和指导意见,制定数字化系统实施方案。系统可分为井场数据采集部分;数据通讯部分;站控系统三大部分。
3.1井场数据采集部分
1) 功图法量油
在井场,井场RTU配套载荷传感器、位移传感器、无线网桥设备等硬件设施,在各增压点建立数据监控处理平台及功图遥测平台,实现油井功图全天候采集、泵况智能诊断和产量估算等功能。
所有监测数据都是各井口RTU通过无线网络与主RTU进行通讯,无线网络采用的是ZigBee技术。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。ZigBee是一种无线连接,可工作在2.14GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。
2) 电参采集、集输管道压力采集
在抽油机控制箱配套电流互感器,监测抽油机上下行过程中电压/电流/电量等参数变化情况;配套电机运行监控模块,监视抽油机运行状态,对电机缺相、过载、空转等故障实现自动报警,并能根据控制中心命令实现启停控制。
在井场集输管道出口处安装智能压力变送器,监测油压变化。
3) 注水阀组
井场主RTU通过RS485(Modbus RTU)与注水阀组通讯,实时采集注水井口压力、瞬时流量、累计流量、汇管压力等实时参数,并通过远程调度,实现对井口的按计划、按实际流量需求进行注水等功能。安控科技的阀组间RTU,集成了两路RS485和8路AI。设备起到的了一个通用的协议转换器的作用,从硬件方面上可接入4~20mA、RS485等多种类型的信号,软件方面上支持各种标准通信协议或者自定义协议。可兼容各个厂家的仪表设备,给设备的维护和后期改造带来很多便利条件。在通讯数据结构方面,将阀组间仪表数据采集汇总到阀组间RTU(即协议转换器)中。统一数据格式后,一次性集中上传。一方面可提高通信效率,避免上位机对阀组间仪表逐个轮询扫描而导致轮询周期过长,另一方面,统一了与上位机的数据接口,便于上位机软件的开发调试和维护。
此处设计阀组间协议转换箱是一个技术应用的更新。如果不采用阀组间RTU而只是将多个流量计和压力变送器当作Modbus设备站在软件上进行数据采集,必然会导致软件在采集过程数据时需要一个一个仪表的进行轮询采集,无法一次性采集上来;轮询采集,通讯效率必然低下,周期加长,井口数据采集也会受到影响;现场实际情况的不同,采用的仪表的型号也不完全统一,需要分别处理,代码杂乱不统一,开发和维护都很困难。
4) 井场视频监控
根据每个井场的井口数量的不同,设置1至2套视频监控设备(8口井以内含8口井用1套视频监控系统,9-15口井用2套视频监控系统),实现对整个井场的实时监控。
每套视频监控设备支持云台、镜头预置位功能,可以实现对多个固定位置的预置拍摄或取证拍摄。每套视频监控设备设具备智能物体行为分析功能的网络视频服务器1台,实现对井场的周界报警、非法闯入等事件进行报警并进行广播提示,同时在视频操作站实时提醒操作人员,操作人员可以根据报警的情况通过手动操作摄像机进行近距离,高清晰取证录像,同时也可以实现自动触发远程录像功能。
通过电子巡井功能,用户可以实现远程自动/手动巡井功能,并实时记录生产现场的情况和各种生产参数,从而实现快速巡井,加快巡井周期,降低巡井工作量和生产成本。
3.2数据通讯部分
对现有场站和采油井数字化进行升级,要达到实时数据采集及传输、视频监控、远程控制等效果,并将相应数据传输至后台网络,实现后台信息共享,信息管理等应用。解决方案首先要保证网络能长距离高带宽回传,并且要性能稳定。另外实现了设备集中管理,便于维护。根据现场情况和设计最低成本理念的指导下,以无线网桥为传输设备,组建无线网络传输结构。
3.3站控系统部分
站控系统主要由过程控制单元RTU/PLC、操作站、局域网络等构成,并配套操作系统、工控组态及数据库等相关软件,项目安控科技的数字化油田SCADA软件平台和数据中心平台。
根据现场工艺的实际情况和在油田行业自动化的控制经验,站点采用安控科技的SuperE系列RTU/PLC控制系统, 该系统为油田长期配套的专用产品。上位采用的是安控科技的数字化油田SCADA软件作为系统的数据监控平台,实现站内和井场的实时数据采集,同时结合长庆油田油气工艺研究院的功图智能工况诊断和功图量油系统,实现了井组导航、流程监控、电子巡井、功图分析、生产曲线、运行报表和单元报警等功能。
井组导航实现了对各井场及增压点外输出口压力的采集,能够对主要数据更及时的观察;
流程监控是站内主流程的体现,直观的反映站内工艺流程。主要实现:
a、对收球筒原油出口压力检测,超限报警,收球筒温度控制;
b、对密闭分离装置(缓冲罐)连续液位监控,超高、低限液位报警;
c、对事故罐连续液位监控,超高、低限液位报警;
d、预留外输原油装置(瞬时流量)监测和累积计算功能,外输原油温度检测;
e、连续监测每台泵入口、出口压力,当进口压力超下限时或出口压力超上限时报警;