天然气作为我国的重要能源,其开采和使用量逐年提高。气井作为天然气生产工艺流程的源头,是天然气生产中十分关键的一个环节。通常气井分布不均匀且气井之间的间距大,气井多处于环境恶劣的野外,采用传统人工巡检的方式不仅费时费力,也难以快速准确的发现生产中的问题和故障。因此,能够实时掌控天然气从开采到输送的过程十分重要,设计出能够实时监控井口运行状态的系统具有重要意义。首先,分析国内外天然气井口远程监控系统的研究现状以及未来的发展趋势,针对我国苏里格地区的气井和作业区实际监控需求,结合现有的通讯技术,提出了一种多层体系结构的井口运行状态远程监控系统的总体方案,并给出了系统的功能结构。其次,根据天然气采集工艺流程、现场网络和设备状况,对井口数据远距离采集与传输方案、故障检测等关键实现技术进行了研究。（1）针对数据采集时各井口传感器及设备类型多样,数据格式不统一等问题,基于Modbus TCP协议,定义了井口流量、压力、温度等参数规范化存储和传输格式。在研究对比无线数传电台、无线网桥、4G通讯、光纤通讯四种通信方式优劣势的基础上,针对井口数据远距离传输中出现的信号不稳定导致传输失败问题,设计了一套基于无线网桥的多井数据传输方案,确保多井数据传输的连续性和稳定性。（2）针对井口天然气泄漏和截断阀异常关闭等故障问题,研究了基于灰色关联度和K-Means聚类算法的异常特征检测与分类方法,并基于RBF神经网络分别建立了的井口天然气泄漏检测模型和截断阀异常关闭检测模型,有效提升井口运行的安全性、稳定性。最后,在以上技术的研究基础上,结合井口、集气站以及监控中心的实际情况进行井口运行状态远程监控系统的开发。系统实现了数据实时监控、阀门控制、报警提示、数据存储、报表生成、故障检测等功能,在天然气生产中具有重要的实用价值。