油田生产远程无线计量系统研究与应用

韩光 韩凌 薛广超

[摘 要]油田生产远程无线计量系统是指通过传感、射频、通讯等技术，对油田计量生产单元进行全面感知，实现油井计量数据自动采集和计量装置远程控制以及对油井生产运行状况监控和管理的目标。本文以新疆风城油田为例，结合业务需求，设计研发了油田生产远程无线计量系统，该系统的应用，有效降低了油井计量设备的投资成本及后期运维费用，降低员工劳动强度，提升了精细管理水平。

[关键词]远程无线计量系统；RTU；油田生产

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.04.051

[中图分类号]TE977 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2016）04-00-02

0 引 言

新疆油田风城油田作业区共有352座计量管汇，担负着稠油精确计量的重任。计量数据的正确性直接影响作业区原油产量的准确统计以及对油井的精细调控，因此计量管汇数据的传输起着至关重要的作用。目前，计量数据的传输均通过埋在地下的传输线缆进行通信。盐碱腐蚀、线缆老化、抢险意外都可能造成传输线缆的断裂，进而造成无法计量。据统计，每年因这些原因造成的计量中断都达几十次。为了切实改善这种情况，提高计量单元的自动化程度，保障计量系统的高效运行，设计研发远程无线计量系统已势在必行。同时，也为后续新疆油田开展远程无线计量系统推广工作提供借鉴。

1 远程无线计量系统设计

1.1 总体架构

无线计量系统是基于计量RTU（从站）控制并与接转站通信RTU（主站）通过ZigBee方式进行数据的交互，实现计量参数设定、自动计量、历史数据存储的全新计量方式。无线计量控制系统由3部分组成，即计量装置与计量RTU、通信RTU与接转站监控部分、SCADA系统监控部分，如图1所示。

图1 系统架构

1.2 计量装置及计量RTU

计量装置为多通阀和称重计量仪，多通阀和称重计量仪信号以有线方式接入计量RTU。多通阀接入计量RTU共有5路信号，4路为多通阀阀位反馈（DI），1路为阀位控制（DO），其中阀位控制由继电器控制电控箱内交流接触器从而控制多通阀实现倒井。称重计量仪共两路信号接入RTU，两路为称量斗左右位。

计量RTU控制器采集多通阀，称重仪信号，通过运算实现自动倒井计量、计量参数设置及存储、计量产量发布等功能。

1.3 通信RTU及接转站监控

通信RTU控制器通过ZigBee方式与多个计量RTU通信。触摸屏与通信RTU以RS485方式通过Modbus RTU协议进行通讯，操作人员通过触摸屏可实现计量参数设置及读取、启停计量、排序设置与计量时间设置等。计量RTU发布计量产量后由触摸屏保存历史数据（15天），并可进行精确查询，如图2所示。

通信RTU利用已建有线网络通过Modbus TCP协议将数据上传至SCADA系统，从而实现远程监控。

1.4 SCADA系统监控

通过SCADA系统自动计量界面可实现接转站、计量管汇自由切换，对选定的计量管汇，可查看并修改计量RTU中已存储的“自动排序”计量设置，包括各个管汇的排序、罐次、时间、定时/定次等参数，还可以远程启动或停止计量。如图3所示。

另外，通过SCADA系统计量结果查询界面，可按区块、站号以下拉框方式对显示的计量结果进行筛选，也可通过计量开始时间对计量结果进行筛选，显示指定时间内的计量结果。如图4所示。

2 应用效果

新疆风城油田作业区采用远程无线计量系统以来，系统运行稳定，实现了计量数据集中监控、计量远程启停、数据自动上传和装置故障报警等功能，有效降低员工劳动强度，提高了油田计量自动化应用水平和管理水平，达到“装置可靠、运行平稳、计量准确、交油合格”的目标，具有广泛推广价值。