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        井站自動化系統(tǒng)是油田地面工程自動化系統(tǒng)最底層、范圍最廣、最關鍵的現(xiàn)場級控制系統(tǒng)，主要完成對現(xiàn)場井口、站點的數(shù)據采集和控制，以及現(xiàn)場視頻監(jiān)控功能。包括：抽油機油井、螺桿泵油井、電潛泵油井、注水井，以及計量配水站等。

1.項目介紹

        中國石油冀東油田公司是中國石油天然氣集團公司所屬地區(qū)公司，集油氣勘探、開發(fā)、研究、生產、銷售為一體的大型石油公司。作業(yè)區(qū)域跨唐山、秦皇島兩市，登記探礦權面積5797平方千米，有利勘探面積1570平方千米，其中：陸地面積570平方千米，灘海面積1000平方千米。
        自2000年以以來，冀東油田在部分區(qū)塊已經建立了井站自動化系統(tǒng)，典型系統(tǒng)如高尚堡作業(yè)區(qū)，覆蓋了25個計量站、約400口油井。但是原有系統(tǒng)的覆蓋面小，對于整個冀東油田而言，仍有一半以上的井口、站點尚未實現(xiàn)自動化監(jiān)控；另一方面，隨著電子技術、通信技術的發(fā)展，在已有系統(tǒng)中，早期建成的部分系統(tǒng)采用的產品和技術已經逐漸失去了先進性，在使用維護過程中暴露出的一些問題。
        2010年冀東油田的井站自動化系統(tǒng)項目，包括無線油水井監(jiān)控工程、作業(yè)區(qū)遠程監(jiān)控系統(tǒng)完善兩大部分。前者完成對現(xiàn)場的抽油機油井、螺桿泵油井、電潛泵油井、注水井的自動化建設，后者則針對中控室和計量站進行建設。最終要在2010年建立起覆蓋整個油田的、技術先進、質量可靠、便于使用維護的油田數(shù)據采集和監(jiān)控（SCADA）系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)字化油田的建設目標。
        在實時監(jiān)控方面，實現(xiàn)對油井的遠程示功圖采集、電量采集和中控室遠程啟停控制，以及計量站的自動計量和站內無人值守；在生產管理方面，通過抽油機示功圖對油井工況進行診斷分析，通過電量數(shù)據掌握油井耗電情況和采取節(jié)能措施，通過功圖計產、計量站量油和含水率分析制定油井管理措施；在生產信息方面，在各個中控室設置數(shù)據庫服務器和WEB發(fā)布服務器，實現(xiàn)油田生產信息在油田范圍內的信息共享。

1.1無線油水井監(jiān)控工程

         既包括新建區(qū)塊（對原來沒有實現(xiàn)自動化的區(qū)塊進行自動化建設），也包括老區(qū)塊改造（對已有自動化的區(qū)進行改造和完善）。其中新建區(qū)塊的抽油機井約1000口、螺桿泵井約100口、電潛泵井約150口，此外還包括幾十口注水井；老區(qū)塊改造的油水井總數(shù)約數(shù)百口。這些油水井隸屬于共計160多個計量站，每個計量站的周邊1公里距離內，下轄少則數(shù)個、多則20余個井口。

各種井口要實現(xiàn)的功能如下：

1.2作業(yè)區(qū)遠程監(jiān)控系統(tǒng)完善

        項目為了完善冀東油田作業(yè)區(qū)控制系統(tǒng)，涉及到了陸上和南堡兩個采油作業(yè)區(qū)，要求軟件分別開發(fā)，功能和界面保持一致。其中陸上作業(yè)區(qū)分別在8個采油區(qū)建立控制室，實現(xiàn)各自采油區(qū)所轄油水井和集輸系統(tǒng)的自動監(jiān)控，實現(xiàn)無集中的陸上作業(yè)區(qū)SCADA中控室。
        陸上作業(yè)區(qū)的第1、2、3采油區(qū)3個控制室作為遠端監(jiān)控終端，網絡和存儲中心設在原柳贊作業(yè)區(qū)中控室機房，配備數(shù)據和發(fā)布服務器、交換機等設備；第4、5、6采油區(qū)3個控制室作為遠端監(jiān)控終端，網絡和存儲中心設在原高尚堡作業(yè)區(qū)中控室機房，配備數(shù)據和發(fā)布服務器、交換機等設備；第7、8采油區(qū)2個控制室作為遠端監(jiān)控終端，網絡和存儲中心設在原老爺廟作業(yè)區(qū)中控室機房，配備數(shù)據和發(fā)布服務器、交換機等設備。
       南堡油田采油作業(yè)區(qū)涉及陸岸平臺、NP2-3平臺、2號人工島分屬1號島采油隊、NP2-3采油隊和2號島采油隊。1號島采油隊控制室直接進原SCADA中心；NP2-3平臺監(jiān)控設備與轉油站控制設備設在同一控制室（在建）；在2號島新建采油隊控制室。南堡作業(yè)區(qū)原SCADA中心作為南堡作業(yè)區(qū)中控室，可直接操作各采油隊監(jiān)控設備，進行數(shù)據存儲和發(fā)布。

總體數(shù)據采集走向如下圖:

2.井站自動化系統(tǒng)的總體結構設計和產品選型

        井站自動化系統(tǒng)主要由井口控制終端(RTU)、現(xiàn)場檢測設備、通訊鏈路、計量終端（PLC）、中心控制設備組成的一套（SCADA）數(shù)據采集控制系統(tǒng)。如何選用功能完備的RTU和檢測儀表、如何選用可靠的通訊方式進行井口數(shù)據通訊以及如何使數(shù)據穩(wěn)定準確及時的傳輸?shù)街锌厥?，都決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實用性和可靠性。
        在2010年的新系統(tǒng)建設和老區(qū)塊改造項目中，盡管各種油水井的功能同以前建設的已有系統(tǒng)類似，但是在井站系統(tǒng)的通信系統(tǒng)設計和產品、技術選型方面，卻發(fā)生了本質的變化。
        在產品選型方面，選用北京安控科技股份有限公司最新生產的高性能一體化RTU產品和無線儀表，安控產品既保留了其傳統(tǒng)的高性能、高可靠性等特點，同時又全面支持最新的ZigBee無線技術。對于冀東油田已有系統(tǒng)的老RTU，也采用北京安控公司的ZigBee無線通信模塊進行改造，擴充出無線通信接口。
在井站系統(tǒng)通信設計方面，井口儀表與井口RTU之間、井口RTU與計量站數(shù)據采集器之間，均采用先進的ZigBee無線技術，具備大容量、低功耗、高可靠性、高安全性的優(yōu)點，代表了短距離無線通信技術的發(fā)展趨勢，并由此帶來施工簡化、調試維護簡單、建設周期短等優(yōu)點。計量站與上級作業(yè)區(qū)監(jiān)控中心之間的數(shù)據通信和視頻傳輸，則采用了已有的光纖通信網絡。

2.1井站自動化系統(tǒng)的總體結構

        在高標準、高性能、高穩(wěn)定性的原則指導下，冀東油田井站自動化系統(tǒng)結構如下圖所示，包括數(shù)據采集部分、網絡通訊部分和作業(yè)區(qū)監(jiān)控中心（中控室）三大部分：

2.2產品選型

         在冀東井站自動化系統(tǒng)的建設中，井口相關部分選用了北京安控科技股份有限公司的采集和控制設備。這些設備均支持ZigBee通信技術。ZigBee通信技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。ZigBee技術是基于IEEE802.15.4物理層、MAC層和數(shù)據連接層上制定出的標準，具有高可靠、高性價比、低功耗的網絡應用規(guī)格。
        北京安控科技股份有限公司（簡稱“安控科技”），是專業(yè)從事工業(yè)級RTU產品研發(fā)、生產、銷售和系統(tǒng)集成業(yè)務的高新技術企業(yè)，是行業(yè)領先的工業(yè)級RTU產品供應商和系統(tǒng)集成服務商，擁有完善的遠程控制終端（RTU）產品鏈，擁有完善的油氣田自動化和環(huán)保在線監(jiān)測專用產品。

2.2.1無線電量模塊

         抽油機井、電潛泵井的數(shù)據采集設備，選用的是北京安控公司的Super32-L308無線電量模塊，可實現(xiàn)對三相電壓、三相電流和對抽油機的啟?？刂埔约盃顟B(tài)采集。模塊具備6路AI、4路DI、4路DO通道。在通信接口方面，具備1個RS232接口、1個RS485接口，內置了高性能的Zigbee通信芯片，并配套提供2.4G高增益天線。
        Super32-L308無線電量模塊采用先進的32位處理器，不僅能完成邏輯運算、定時、計數(shù)控制，還能實現(xiàn)數(shù)據處理、通訊聯(lián)網等功能。與同類RTU相比，具有更大的存儲容量，更強的計算功能，更簡便的編程與開發(fā)能力；強大的通訊組網能力和卓越的環(huán)境指標特性，能夠適應各種惡劣工況環(huán)境。通過無線通訊協(xié)議與計量間無線數(shù)據采集器進行數(shù)據通訊。

2.2.2無線載荷位移傳感器

        抽油機井選用了北京安控公司的SZ902N型號無線載荷位移傳感器，可自動測量功圖和自動測量沖次，實現(xiàn)對有桿泵示功圖的采集。示功圖數(shù)據以Zigbee無線通信方式，傳輸?shù)骄跓o線電量模塊和計量站無線數(shù)據采集器通信主站。
       SZ902N型號無線載荷位移傳感器，設備簡單，只有一個與傳統(tǒng)載荷傳感器相似的終端組成；安裝方便，與傳統(tǒng)的載荷傳感器安裝方法相同，但是免去了有線儀表電纜敷設的施工量，安裝簡化快捷；運行穩(wěn)定，使用電池供電，可消除外界電網干擾；安全防盜，示功儀與卡鎖一起上下運動，不易被人為破壞；技術先進，可設置多個頻<