基本信息
- 项目名称：
- 数字化油田多参数GPRS实时监控系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品充分考虑油田生产现代化、数字化管理的需求，以及现有自动化监控系统的问题和缺陷，设计了适合现代油田信息化、数字化管理的实时监控系统及合适的通讯组网方案，可实现井口电参数及压力、示功图等各种生产运行数据的实时采集分析，对于提高产量、节能减排、减少故障，以及油田提高生产管理效率等有着重要的意义。该系统基于其明显的功能优势，有很强的市场竞争力，有很大的市场空间和很好的推广前景。
- 详细介绍：
- 有杆泵采油是目前最基本、最可靠，且应用最为广泛的一项抽油技术。有杆泵油井的工况检测能够反映油井的日常工作状态，工况检测实现自动化对于实现“数字化油田”有着重要的意义。本项目基于无线传感器网络技术上构建油井监测系统，将ZigBee技术与GPRS网络技术相结合，实现了油井监测信息传输的可选择性、传输信息的最优化特性等功能，完成了一个典型的油井工况检测方案，为油井工况检测真正实现自动化提供了基础。监测系统能够实时在线监测井口温度、压力、示功图等参数，能够对抽油机的各种故障，其中包括压力过高过低、光杆卡死过载、停机、缺相、欠载等进行实时诊断，并及时发现故障诊断。它可以远程控制抽油机的启停，随时查询油井的运行参数，并实现参数和数据资源共享。该系统主要是由井口监控中断和中心计算机系统构成，井口实时监测到的数据参数，通过GPRS无线方式传送给采油厂实时数据库服务器，进而提高工作效率。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本系统为了顺应数字化油田的发展趋势，解决抽油机运行状态跟踪监测的相关问题而研制。该系统主要是由井口监控中断和中心计算机系统构成，井口实时监测到的数据参数，通过GPRS无线方式传送给采油厂实时数据库服务器，进而提高工作效率。 创新点及关键技术： 1、采用ZigBee技术的无线传感器组网技术 2、多参数耦合判断分析 3、数据的远程共享及Web发布 主要技术指标： 1、 位移、载荷传感器： ①载荷:0-150kN，位移:0-8m; ②工作环境温度范围:-40+85•C; ③无线数传距离:50-100m; ④电池工作寿命:>5年; ⑤工作电源:ER34615H 3.6V铿压硫酞禄电池供电，1小时传输1个功图的情况下能连续工作1年以上。 2、 温度、压力传感器： ①压力量程：0~100MPa；精度：＞0.25%FS，0.5％F.S， ②温度量程：－40～＋125℃；精度：±0.5℃。 ③LCD液晶显示压力、温度等，显示形式、刷新速率可设置；状态LED指示。 ④防爆设计：工业环境设计：防护等级IP67；工作环境温度：－40～＋70℃ 3、 电流、电压传感器： ① 电压量程：0～500V、2500V； ② 电流量程：0～100A、150A； ③ 精度：1％。 4、 整体系统工作环境温度： －45℃～＋85℃，干燥不结露。
科学性、先进性
- 本系统针对目前类似装置的缺陷做了很大的改进和创新，将系统设计成以下几个模块： 1)数据采集模块：抽油井的状态数据，相应传感器的选型及安装，以及根据状态数据进行现场的报警及控制。 2)数据远程传输模块：完成无线通信的组网，将抽油井的各种状态数据实时、可靠地传送到监控中心。 3)后台监控软件模块：将数据进行分析与处理，建立数据处理功能。 4)外围模块: 系统节点的外围模块是支持其他模块工作的环节。 充分利用单片机集成度高、运行可靠等特点，突出的实质性技术特点和显著的进步包括： 1）多参数耦合判断分析：多参数数据在传输到服务器电脑后通过软件智能的判断油井的工作状况是否正常，能够远程启停控制。 2）采用ZigBee技术的无线传感器组网技术：将ZigBee技术与GPRS网络技术相结合，增加了可靠性。 3）数据的远程共享及Web发布：油井现场采集到的数据量可以通过Web实现远程数据共享，使油井负责人第一时间了解油井信息。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 现场试验
技术转让方式
- 可合作或转让
作品可展示的形式
- 实物、图片、录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势： 将ZigBee技术与GPRS网络技术相结合，实现了油井监测信息传输的可选择性、传输信息的最优化特性等功能。 适用范围及推广前景： 本系统在各种类型的抽油机上都可以安装使用。此外，螺杆泵、注水井等可根据井的不同原理和技术需求进行部分功能调整，也可使用，适用范围很广。 本系统采用模块化设计，可靠性高、便于安装维护、可耐受野外恶劣的环境,具有自主知识产权，推广前景很好。 市场分析与经济效益预测： 抽油机是油田重要的生产装备，同样也是能耗大户，是油田生产管理和节能减排的重点。中国石油工业协会统计，中国抽油机的保有量在10万个，年增量在5000个，市场潜力及其巨大。
同类课题研究水平概述
- 国内部分：随着采油技术的不断发展，国内油田在油井监测数据方面从以往的手工作业采集逐渐转变为自动化作业。以下是目前国内油田在采油监控方面的应用情况: 大庆油田采油一厂、四厂、五厂、七厂等利用GPRS实时对油井的工作状态进行监控，使原有采油厂人工采集数据转变为科学高效的智能采集、智能输出。采油十一厂在油井上安装具有摄像功能的监控终端，对油井现场运行情况进行拍照监控，并将所拍照片通过GPRS网络传送给监控室管理员。采油七厂、八厂下属油田采用短信的方式进行油井工作状态报警。 2005年，新疆克拉玛依油田联手美国艾克赛尔( Axelwave )，利用先进的无线局域网技术，成功架构克拉玛依油田的实时无线监控系统，实现了采油作业的远程无线监控和指挥调度。该系统主要采用了Axelwave的电信级多功能无线网桥，将相距数十公里的多个稠油开采点的图像、数据信息，实时传输到油田总控室，实现了采油作业的远程调度和指挥，确保了稠油开采的高效和安全。 2008年初，新疆的塔里木油田开发事业部也引进机采井远程监控技术，先后在轮南、东河等油田的机采井上安装远程监控系统，将每口机采井的运行参数远程传送到采油队值班室的计算机上，并安装报警系统。 国外部分：国外油田公司在油井监控方面的开展的更为早些，美国APS公司生产的自动化抽油机本身就装有系统分析控制器，可以监测、记录与分析电动机的工作数据，诊断得到的数据，经GPRS实现数据向上级数据管理中心的传输，进而可以实现抽油机的最优抽汲。美国Delta-x公司的自动监控系统能够对抽油泵的数据进行监测和遥控，具有防抽空功能、故障诊断和保护功能，抽油安全可靠、事故少、传动效率高等特点。美国哈里伯顿能源服务公司在油井动态监测光导纤维传感器方面研制方面获得一定进展。为油田提供了可靠的服务，并且能更快更广泛地为上下游公司提供永久监测方案。美国斯伦贝谢公司在全球1500多口井中安装了其生产监控系统，提供连续的监测以确认、诊断、解决油藏中可能出现的问题。 通过对以上现状分析发现，未来的油井监测系统发展的趋势是: (1)油井监测系统除了能够监测一些影响油井正常工作的关键数据外，必须具备故障报警模块，最大程度上实现油井的自动化监控。 (2)油井监测系统必须能够具备数据传输无线化的特点，真正实现监测数据在各级网络中的无缝连接，无线传输。
