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【摘要】根据目前滩海油田生产管理需要，设计了基于无线数传方式的远程监控系统，该系统是集微电子、电力、计算机、通讯网络等技术于一体的数字化体系，能够实现人工岛油井远程关井操作，油井电潜泵的远程调节控制，自动监控滩涂抽油井的电流、井口压力、示功图等技术参数。现场应用表明该系统性能可靠、技术先进、实时性强、数字化控制程度高，能够满足生产需要，有效减轻了工人的劳动强度，提高了滩海油井生产管理水平。
【关键词】滩海油田 远程监控 数字化
随着浅海公司采油规模的扩大，逐渐形成了一套海上人工岛结合滩涂采油井站的滩海油田采油模式。由于现场环境的复杂性，这就需要有一套稳定的自动化系统来对生产进行控制和管理[1]。例如油井的紧急关断要第一时间进行反应、操作；油井的日常生产情况要实时记录并且做到各级管理能够实时共享等。目前滩海油田的自动化控制现状已不能满足以上方面的要求。本系统采用了TCP/IP服务器通信模块，将其与无线传输模块相结合，通过一个无线通信协议将计算机与工控机有机结合对现场设备进行无线全时监控。该系统降低了生产监控工作的苛刻要求，提高了监控实时性，从而保证了油田生产数据监测的安全可靠性。
1 系统组建及总体构架
本系统分成两部分，一部分是人工岛自动监控系统，另一部分是滩涂采油监控系统。两部分都是基于无线数传的集散控制系统。集散控制系统是将一个大的控制系统按照功能或结构进行层次分配，将全系统的监视和控制功能分属于不同的级别去完成，各级完成分配给它的功能，由最高一级决策执行，各级工作相互协调，力求达到最佳效果。
1.1 人工岛自动监控系统
人工岛自动监控系统分成3级。最高级是组织级，就是油田公司，该级对上通过人机接口与客户端对话执行管理决策职能，对下监视、指导下级的所有行为。中间级为监控级，也就是人工岛网络，该级的功能是完成组织级下达的任务，对组织级进行任务完成情况反馈，并保证和维持最低级中各控制器的正常运行。最低级为执行级，就是现场的各控制器，该级负责产生直接的控制信号，通过执行机构作用于被控对象，并将执行结果反馈给上一级。最终形成闭环控制。
1.2 滩涂采油监控系统
滩涂采油监控系统也分成3级。最高级是油田公司，接收现场的各项参数，发出指令；中间级是滩涂采油站，保证和维持最低级中各控制器的正常运行；最低级是现场各控制器，该级负责产生直接的控制信号，作用于各采油井口设备。针对计算机的特点，进行层次的分配，而这种分配完全满足了控制精度的要求，并能达到闭环控制的功能，系统的各级之间通信也可以灵活的进行。
2 监控系统中各控制单元的功能实现
本系统两监控部分都以工控机为下位机，计算机作为监督、控制的上位机，采用现代通信网络技术将计算机与工控机结合起来。结构设计单元为3级：最高级、中间级、最低级。即为组织级、协调级、现场执行级。
2.1 陆地中心最高级
该级设在陆地监控中心，为油田公司，是控制系统的最高级，是滩海油田生产管理中心和指挥中心。承担着决策功能，对下进行指导和监控。
2.2 中间协调级
该级的主要功能是向最高级上传数据，提供最低级的工作状况，完成上一级下达的任务，保证现场各个设备的正常运行，负责各工控机的协调工作。下面讲述两功能单元的中间协调级。
2.2.1 人工岛油气井的数字化采油系统
人工岛油气井的数字化采油系统以小型服务器计算机为核心构成，实现陆上技术人员对海上现场各生产参数的远程监测以及实时控制，通过WEB发布软件将监测画面共享，使有权限的管理人员可以浏览监控画面。
2.2.2 滩涂数字化采油系统
利用微机电传感技术、软测量技术、嵌入式计算机技术和短距离无线电数据通信技术，实现了示功图数据的定时遥测、实时遥测；采用的非接触式微机电传感技术和软测量技术替换通常采用的接触式油杆长度测量技术，实现了油杆长度和泵压力的同步测量、数据处理和无线传输。采集动态液面液位数据，实现油井液位的远程监控。通过集成大量技术人员的工程经验，利用专家系统、智能方法理论、计算机技术和通信网络技术，实现了示功图图形数据的智能自动分析。
2.3 最低现场执行级
该级别智能程度低，但工作精度最高。该级由工控机等现场执行设备构成。
2.3.1 人工岛数据采集、处理和判断单元
监测单元安置于井口旁，负责采集油（气）井的油压、套压和回压等生产数据，包括压力传感器、油（气）井参数采集工控机和无线传输模块等部分。嵌入式工控机与压力传感器和变送装置进行互连，实现油压、套压和回压等参数的采集；通过Internet网络、CAN工业现场总线网络和Profibus工业现场总线网络与控制潜油泵电机的大功率变频器进行连接，并可以通过短距离无线传输网络传送给位于人工岛的主工控机，进而通过公司网络传送到主控中心，完成油气井生产参数的实时监控。
2.3.2 滩涂数据采集、处理和判断单元
油井生产监测单元：由示功图数据采集单元、油井专用嵌入式工控机单元、示功图无线网桥单元、液位测量网桥单元和无线电台等部分组成。
示功图数据采集单元：包括示功图专用采集器和示功图通讯接收器。示功图专用采集器安装于悬绳器上，可以测试载荷、位移、冲程、冲次和时率等生产参数，采用低功耗无线传输，取代传统的机械传动和拉线联动测试位移方法。
3 结论
本文针对目前滩海油田的生产管理模式，提出了基于无线数传方式的滩海采油实时监控系统。设计具有 “集中管理、分散控制”的特点，经过近年来的运行未曾出现过任何重大故障，系统运行正常。实际的运行结果表明本系统实时性好、可靠性高，能够实现对被控对象实时监控、简单易行，满足了实际生产的需要，达到了预期的目的，实现了滩海油田的数字化采油监控，达到了生产远程自动监控的目的，具有显著的经济效益。
参考文献
[1] 顾永强，王学忠，刘静.海油陆采：浅海高效之路[J].中国石油企业，2007（5）：46-46
[2] 赵立娟，丁鹏.基于集散递阶管控的滩海油田测控系统[J].计算机工程，2004，30（5）：170-172
[3] 陆德民，张振基，黄步余.石油化工自动控制设计手册.3版[J].北京：化学工业出版社，2000
[4] 唐建东，吴利文，刘松林.无线监测示功仪的研制与应用[J].石油机械，2006，（9）
作者简介
王骁（1987——），男，助理工程师，2009年7月毕业于天津理工大学计算机科学与技术专业，获得学士学位，现在中国石油冀东油田勘探开发研究院从事数字化岩心管理工作。
【关键词】滩海油田 远程监控 数字化
随着浅海公司采油规模的扩大，逐渐形成了一套海上人工岛结合滩涂采油井站的滩海油田采油模式。由于现场环境的复杂性，这就需要有一套稳定的自动化系统来对生产进行控制和管理[1]。例如油井的紧急关断要第一时间进行反应、操作；油井的日常生产情况要实时记录并且做到各级管理能够实时共享等。目前滩海油田的自动化控制现状已不能满足以上方面的要求。本系统采用了TCP/IP服务器通信模块，将其与无线传输模块相结合，通过一个无线通信协议将计算机与工控机有机结合对现场设备进行无线全时监控。该系统降低了生产监控工作的苛刻要求，提高了监控实时性，从而保证了油田生产数据监测的安全可靠性。
1 系统组建及总体构架
本系统分成两部分，一部分是人工岛自动监控系统，另一部分是滩涂采油监控系统。两部分都是基于无线数传的集散控制系统。集散控制系统是将一个大的控制系统按照功能或结构进行层次分配，将全系统的监视和控制功能分属于不同的级别去完成，各级完成分配给它的功能，由最高一级决策执行，各级工作相互协调，力求达到最佳效果。
1.1 人工岛自动监控系统
人工岛自动监控系统分成3级。最高级是组织级，就是油田公司，该级对上通过人机接口与客户端对话执行管理决策职能，对下监视、指导下级的所有行为。中间级为监控级，也就是人工岛网络，该级的功能是完成组织级下达的任务，对组织级进行任务完成情况反馈，并保证和维持最低级中各控制器的正常运行。最低级为执行级，就是现场的各控制器，该级负责产生直接的控制信号，通过执行机构作用于被控对象，并将执行结果反馈给上一级。最终形成闭环控制。
1.2 滩涂采油监控系统
滩涂采油监控系统也分成3级。最高级是油田公司，接收现场的各项参数，发出指令；中间级是滩涂采油站，保证和维持最低级中各控制器的正常运行；最低级是现场各控制器，该级负责产生直接的控制信号，作用于各采油井口设备。针对计算机的特点，进行层次的分配，而这种分配完全满足了控制精度的要求，并能达到闭环控制的功能，系统的各级之间通信也可以灵活的进行。
2 监控系统中各控制单元的功能实现
本系统两监控部分都以工控机为下位机，计算机作为监督、控制的上位机，采用现代通信网络技术将计算机与工控机结合起来。结构设计单元为3级：最高级、中间级、最低级。即为组织级、协调级、现场执行级。
2.1 陆地中心最高级
该级设在陆地监控中心，为油田公司，是控制系统的最高级，是滩海油田生产管理中心和指挥中心。承担着决策功能，对下进行指导和监控。
2.2 中间协调级
该级的主要功能是向最高级上传数据，提供最低级的工作状况，完成上一级下达的任务，保证现场各个设备的正常运行，负责各工控机的协调工作。下面讲述两功能单元的中间协调级。
2.2.1 人工岛油气井的数字化采油系统
人工岛油气井的数字化采油系统以小型服务器计算机为核心构成，实现陆上技术人员对海上现场各生产参数的远程监测以及实时控制，通过WEB发布软件将监测画面共享，使有权限的管理人员可以浏览监控画面。
2.2.2 滩涂数字化采油系统
利用微机电传感技术、软测量技术、嵌入式计算机技术和短距离无线电数据通信技术，实现了示功图数据的定时遥测、实时遥测；采用的非接触式微机电传感技术和软测量技术替换通常采用的接触式油杆长度测量技术，实现了油杆长度和泵压力的同步测量、数据处理和无线传输。采集动态液面液位数据，实现油井液位的远程监控。通过集成大量技术人员的工程经验，利用专家系统、智能方法理论、计算机技术和通信网络技术，实现了示功图图形数据的智能自动分析。
2.3 最低现场执行级
该级别智能程度低，但工作精度最高。该级由工控机等现场执行设备构成。
2.3.1 人工岛数据采集、处理和判断单元
监测单元安置于井口旁，负责采集油（气）井的油压、套压和回压等生产数据，包括压力传感器、油（气）井参数采集工控机和无线传输模块等部分。嵌入式工控机与压力传感器和变送装置进行互连，实现油压、套压和回压等参数的采集；通过Internet网络、CAN工业现场总线网络和Profibus工业现场总线网络与控制潜油泵电机的大功率变频器进行连接，并可以通过短距离无线传输网络传送给位于人工岛的主工控机，进而通过公司网络传送到主控中心，完成油气井生产参数的实时监控。
2.3.2 滩涂数据采集、处理和判断单元
油井生产监测单元：由示功图数据采集单元、油井专用嵌入式工控机单元、示功图无线网桥单元、液位测量网桥单元和无线电台等部分组成。
示功图数据采集单元：包括示功图专用采集器和示功图通讯接收器。示功图专用采集器安装于悬绳器上，可以测试载荷、位移、冲程、冲次和时率等生产参数，采用低功耗无线传输，取代传统的机械传动和拉线联动测试位移方法。
3 结论
本文针对目前滩海油田的生产管理模式，提出了基于无线数传方式的滩海采油实时监控系统。设计具有 “集中管理、分散控制”的特点，经过近年来的运行未曾出现过任何重大故障，系统运行正常。实际的运行结果表明本系统实时性好、可靠性高，能够实现对被控对象实时监控、简单易行，满足了实际生产的需要，达到了预期的目的，实现了滩海油田的数字化采油监控，达到了生产远程自动监控的目的，具有显著的经济效益。
参考文献
[1] 顾永强，王学忠，刘静.海油陆采：浅海高效之路[J].中国石油企业，2007（5）：46-46
[2] 赵立娟，丁鹏.基于集散递阶管控的滩海油田测控系统[J].计算机工程，2004，30（5）：170-172
[3] 陆德民，张振基，黄步余.石油化工自动控制设计手册.3版[J].北京：化学工业出版社，2000
[4] 唐建东，吴利文，刘松林.无线监测示功仪的研制与应用[J].石油机械，2006，（9）
作者简介
王骁（1987——），男，助理工程师，2009年7月毕业于天津理工大学计算机科学与技术专业，获得学士学位，现在中国石油冀东油田勘探开发研究院从事数字化岩心管理工作。