基于4G网络传输的压力变送器在油田注水井应用
发布时间：2022-11-06 16:07:40来源：www.hseauto.cn来源：..
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[摘要]:按照中国石化上游企业生产发展规划要求，河南油田油气生产单位2015年开始实施油气生产信息化建设提升工程。通过油水井生产实时数據的远程采集技术，实现了对油水井生产状况的实时感知和可视化管理。数据传输方案及技术手段是一个油气生产信息化技术应用的重要的环节。针对油田生产区域分散，注水井井场设备场地配套建设特点，积极开发研究了利用通信运营商4G无线网络实现水井压力监测数据的远程传输变送器，实现油田注水井套压生产数据远程在油气生产指挥系统（PCS）平台监控。
[关键词]:压力仪表;注水井;4G通信;生产信息化
油田目前信息网络光纤传输距离120余公里，网络只覆盖到油气生产管理区级。油田信息中心通向Internet 的出口有联通和移动量条。生产范围分布在南阳宛城区、新野等两市 5 县境内，地貌以丘陵为主。村庄、人口密集，应用无线网桥受环境影响大，因此，无线传输网络建设方案上，以租赁通信运营商无线网络为主。其中，网络连接层利用运营商的物联网接入网和物联网核心网。物联网接入网复用河南省内无线基站以及2G/3G/4G大网。网络采用专线接入方式：MSTP专线接入+配置专用APN。
1基于4G无线网络压力变送器技术
1.1技术方案
按照中石化“油气生产信息化”建设技术要求，河南油田为适应新的管理模式和提质增效的目的出发，2015年开始实施推广油气生产信息化建设工程。工程实现油井的视频监控、压力、温度、功图、电参数据采集，油井的远程停井等功能。实现计量站内注水干线、注水井、集油汇管及机泵的压力、流量、电参等数据远程采集，生产区域及重要设备的监控。
其中，注水井要求实现注水套压的远程监测，为实现远程监测就需要在水井井口安装采集仪表，进行远程无线传输。按照中石化油气生产信息化建设技术标准标准，井场压力、温度等生产数据，设备主要包括：无线一体化温度压力变送器、无线压力变送器、多功能电表等，通信连接方式包括4RS485和Zigbee。要求符合中石化油气生产信息化SZ9-GRM V3.01通信协议，将数据传输到RTU油水井远程监控模块），生产信息化专用RTU上行通讯协议为 IEC60870-5-104 协议，编制过程中按照现行的《IEC104 通讯机制》，在硬件上支持 DI、DO、AI 接口、RS485 总线（Modbus RTU 主站协议）、无线ZigBee网络支持读取和配置现场传感器及设备的参数;RTU 报警数据主动上传 SCADA 系统功能;支持ZigBee无线传感设备数据采集，其中油井 RTU 应支持单数据经过RTU的统一采集转储和处理。
经过存储的数据通过有线或无线生产专网以TCP方式将数据传输到油气生产指挥平台（PCS）的数据采集服务器。
1.2 通讯要求
（1）设备注册信息（注册包）可采用 DTU设备信息模式。
（2）无线压力变送器第一次拨号成功并连接到油气生产信息化SCADA系统后，首先给SCADA系统发送一个注册包，同时要求注册包在每次连接成功后都发送，用于标识无线压力变送器区分不同设备。
对于IMEI号是设备身份唯一标识码，在每台仪表的内部元器件上，要求有IMEI号标识，标识要求清晰牢固，并被默认在仪表里，不能修改。统一规定长度为15字节的字符串。
（3）为保证和数据采集服务器的三维力控组态平台通讯，注册包格式要求：ETUNG：IMEI号码 + ＼x00。注册包要求固定长度为22Byte，其中“ETUNG：”是固定的，为6Byte，IMEI号码是每一个设备的编号，作为设备标识，为15Byte，最后以1Byte“＼x00”结束。
2公网传输压力变送器测试
压力变送器样品开发出来后，为了保证其适用性，我们组织技术人员进行了测试，测试方法是按照要求压力变送器按照河南油田信息化使用的无线传输网络，按照信息化建设标准与油气生产信息化采集服务器进行网络数据对接。
变送器采用内置通信板卡，使用上海移远通信的带分集接收功能的，支持FDD-LTE/TDD-LTE/WCDMA/TD-SCDMA/CDMA/GSM型号为QuectelEC20无线通信模块，首先该具有模块支持全网通的功能。
测试用SIM卡分别是中国移动和中国联通专用物联网卡。
与SCADA平台的测试，按照中石化油气生产信息化数据库统一部署，后台使用三维力控组态采集软件。
3仪表基本设置与操作
公网无线压力变送器按照最初技术方案实现了远程与本地的设置与调试，可以实现如下调试和设置功能：
无线压力变送器能够设置终端数据采集服务器地址、服务器端口。保证主动传输路径在不同的单位网络段和服务器地址，都能够实现可以上报数据。
可以设置通讯模式，保证在不同的通信营运商、不同的网络模式（2/3/4G）网络条件下，满足设备联网上线。
通过面板和远程遥调警使能实现压力的主动报警、报警值上下限、延时、死区、最大最小量程、小数位数、上传时间的设置，数据传输频率可设置，默认24小时，最小设置单位为1小时。具备网络联通和信号强度标识。
在仪表调整或者仪表断电后，所设置的数据应保持，减少后续维护工作。
4 现场应用
无线压力变送器仪表开发应用后，在河南油田油气生产信息化第二批建设工程中的采油一厂魏岗、赵凹采油管理区，采油二厂的古城管理区的237口注水井。
5 结论与认识
远程进行注水井套管压力的监测，及时采取措施降低套管损坏造成的影响，对油气藏中后期的稳产起到重要的作用。同时该仪表传输技术也可以应用与油田其他野外生产现场设备及流程的数据远程采集。采用这种传输技术压力变送在中石化油气生产信息化建设工程中首家使用，为下步油气生产信息化的更广泛的应用提供了技术支持。
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