基于zigbee技術(shù)的油田油井測控方案

　　一、系統(tǒng)概述
　
　　我們知道油井是油田最小的生產(chǎn)單位，大大小小的油田是由這些成百上千，相距幾十米到幾百公里的油井組成。即時掌握油井的各種參數(shù)，了解油井的運行情況，對油田安全高效的生產(chǎn)至關(guān)重要。傳統(tǒng)的采用人工采集這些數(shù)據(jù)，效率低，不能準(zhǔn)確及時，并對工作人員的安全構(gòu)成極大威脅。后來隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了應(yīng)用GPRS，GSM，數(shù)字電臺采集這些數(shù)據(jù)的方法。但是經(jīng)過一些油田的使用發(fā)現(xiàn)也存在許多問題。首先是這些設(shè)備造價昂貴，維護和運營費用高。ZIGBEE 技術(shù)的出現(xiàn)和成熟是以上這些問題得到交好的解決。必將使油井的無線監(jiān)測步如光明道路。

　　系統(tǒng)主要由采油場監(jiān)控中心和油井無線遙測遙控主機、傳感器、電機控保裝置等組成，通信部分采用ZIGBEE無線網(wǎng)絡(luò)傳輸；

　　采油場監(jiān)控中心一般設(shè)置在礦部、隊部或其它監(jiān)控調(diào)度部門，包括有管理計算機，ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點；油井工作狀態(tài)傳感器主要有溫度傳感器，電壓傳感器，電機電流傳感器，被監(jiān)控開關(guān)斷/合傳感器，它們將油井的工作狀態(tài)變換成對應(yīng)的電壓或電流值通過ZIGBEE通信模塊送至遠(yuǎn)程智能無線RTU。

　　基于802.15.4/zigbee 技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的油井監(jiān)測系統(tǒng)，采用大量傳感器無線組網(wǎng)傳輸?shù)姆绞?，完全擯棄了傳統(tǒng)的單一使用GPRS，GSM，數(shù)字電臺監(jiān)控油井的方法。使設(shè)備費用投入大及運營成本高，維護難度大的問題得到徹底的解決。大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，施工方便，并實現(xiàn)油井井場內(nèi)無線化。

　　二、系統(tǒng)應(yīng)用

　　1、油田油井測控

　　2、遠(yuǎn)程泵站測控

　　3、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集

　　4、遠(yuǎn)程監(jiān)控 

　　三、應(yīng)用原理

　　根據(jù)油井的分布規(guī)律系統(tǒng)采用ZIGBEE 技術(shù)和其他無線技術(shù)結(jié)合。由于油井一般是成群分布，單一油井和其他油井相距交遠(yuǎn)的情況不多。在井場內(nèi)部和井群內(nèi)部由ZIGBEE 終端節(jié)點，路由節(jié)點，協(xié)調(diào)器節(jié)點組成一個無線網(wǎng)。整個井群的數(shù)據(jù)再經(jīng)GPRS 或GSM 傳回相距交遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)中心和使用單位。在數(shù)據(jù)中心或使用單位經(jīng)過對數(shù)據(jù)處理，對油井進行時時監(jiān)測
      
　　本實用新型涉及一種壓力檢測裝置，具體地說是一種油田無線遙測油井和水井壓力巡回檢測裝置。該裝置包括有在井口安裝的具有無線收發(fā)功能的智能壓力采集器和顯示并存儲壓力等信息的手持巡檢儀表。本實用新型由內(nèi)電池供電，通過無線通信進行可識別井號、采集數(shù)據(jù)具有時間信息的壓力檢測。使用本裝置，可使檢測壓力時無需打開防盜箱，可在防盜箱或防盜罩外無線讀取壓力，測試安全方便，大大減輕勞動強度，有效提高巡井質(zhì)量，可促使巡檢人員在規(guī)定的時間、確定的油井和水井位置取得實際、有用、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的壓力檢測值，有利于確?；A(chǔ)分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為油田生產(chǎn)過程制定出有針對性的合理的調(diào)控措施，為增產(chǎn)措施提供依據(jù)，促進油田的生產(chǎn)。

　　在我國油田無論是水網(wǎng)、沙漠還是高原、嚴(yán)寒地區(qū)，油井的數(shù)據(jù)采集基本上靠人工完成，無論盛夏酷暑還是冰雪旱天，采油工都必須到現(xiàn)場采集油井示功圖、平衡度、油套壓、油溫及產(chǎn)液量等井口生產(chǎn)數(shù)據(jù)，工人勞動強度大，且數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠性完全依賴于采油工人的工作責(zé)任心。海上油田的生產(chǎn)管理則更加困難，常常要借助于龐大的集輸管線及增加采油平臺來降低現(xiàn)場管理難度，采油井的生產(chǎn)參數(shù)經(jīng)常受到天氣變化和交通工具的影響無法正常獲得，嚴(yán)重影響了油井的自動化管理。應(yīng)用油井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對于實現(xiàn)油井管理的自動化、提高工作效率、保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性及加強現(xiàn)場事故應(yīng)急處理等都具有非常重要的意義。

　　近年來各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)在油田生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。油井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集、可靠性、便于維護性成為制約整個系統(tǒng)正常、可靠運行的關(guān)鍵，目前抽油機井?dāng)?shù)據(jù)監(jiān)測普遍選用載荷傳感器、角位移傳感器（或脈沖發(fā)生器）、監(jiān)控器、電參量傳感器等，分別安裝于懸繩器、游梁及控制柜上，各個信號采用有線方式匯集到監(jiān)控器上。

　　Digi推出的無線遠(yuǎn)程zigbee系統(tǒng)集先進、成熟的計算機、通信、數(shù)據(jù)采集及傳感器技術(shù)于一體，通過高精度的數(shù)據(jù)采集器，獲取安裝在油井、聯(lián)合站、接轉(zhuǎn)站、注水站、計量站、配水間等采油設(shè)備上的電流、電壓、溫度、壓力、液位、流量、含水等數(shù)據(jù)，用無線網(wǎng)絡(luò)將遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)上傳至油田的局域網(wǎng)上，實現(xiàn)對采油過程的全面監(jiān)控系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)檢測、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)顯示、輔助分析、報警、權(quán)限設(shè)置等功能。

　　采用無線技術(shù)作為傳感器與RTU之間的通訊方法，將傳感器、變送器、MPU控制器及無線收發(fā)模塊組合在一起，構(gòu)成一體化的微功耗無線智能網(wǎng)絡(luò)傳感器，實現(xiàn)生產(chǎn)參數(shù)的無線采集。

網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成示意圖

　　四、主要性能

　　802.15.4/zigbee 的無線網(wǎng)絡(luò)，免無線電申請許可；
　　獨立知識產(chǎn)權(quán)的無線協(xié)調(diào)器、路由器、橋接器、測溫終端產(chǎn)品；
　　最大網(wǎng)絡(luò)連接能力：65000 個節(jié)點；
　　支持星型，樹型，網(wǎng)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
　　空曠視距環(huán)境無線通訊距離600 米；
　　每個油井根據(jù)監(jiān)測參數(shù)不同可有不同節(jié)點數(shù)組成；
　　每個油井群可由不多于65000 個節(jié)點組成；

　　五、系統(tǒng)構(gòu)成　

　　1、局域無線收發(fā)模塊
　　2、無線示功圖測試儀
　　3、無線模擬量傳感器
　　4、無線RTU

　　六、系統(tǒng)特點

　　1、系統(tǒng)集成化程度高

　　2、技術(shù)成熟

　　3、安裝簡便

　　4、Zigbee通訊不需要任何費用