无线仪表与RPC无缝接入技术的研究与应用

郭振杰，朱 蕾，吉世东，李常柱

（新疆油田公司石西油田作业区，新疆克拉玛依 834000）

无线仪表与RPC无缝接入技术的研究与应用

郭振杰，朱 蕾，吉世东，李常柱

（新疆油田公司石西油田作业区，新疆克拉玛依 834000）

使用无线仪表，实现数据的无线和数字化传输，再通过一个无线多路信号接收器接入控制器，无需电缆敷设，不需防爆挠管，安装拆卸方便，节省了相关的材料费用、施工费用和维护费用，减轻了维护工作量，提高了数据采集效率。

无线仪表；技术；研究与应用

Abstract：The use of wireless instrumentation to achieve wireless and digital data transmission，and then through a wireless multi-channel signal receiver access controller，no cable laying，no need to use explosion-proof flexible tube，easy installation and disassembly，saving the relevant materials Costs，construction costs and maintenance costs，save maintenance workload，improve data collection efficiency.

Key words：wireless instrumentation；technology；research and application

1 概述

目前油田自动化智能仪表采用电缆（有线）进行信号传输，敷设大量的电缆，随着使用年限的增长，线路故障越来越多。后期自动化改造或升级（例如自喷转抽，抽转自喷，工艺改造等）需要重新布线，工作量很大，还造成浪费。如果采用无线仪表可以有效消除这些隐患，无需布仪表电缆线，能节省大量的投资成本和维护成本，缩短投产周期，通过这些无线变送器可以很方便地升级井口有线仪表，实现无缝接入现有的井口自动化系统。

2 有线数据采集存在的问题

2.1 抽油机控制器方面

模拟量输入模块故障率相对较多，成本高，开关量输入输出故障率低。如ECHO5302的E304调理模块和5501模拟量输入模块故障率高。ECHO5303的数据采集模块E108经常需要上下电，才能恢复数据采集。

2.2 现场仪表方面

由于使用的是有线压力变送器、温度变送器、负荷传感器，每年因为修井作业需要来回拆线、接线，造成了很大工作量。由于安装的环境恶劣，油水从防爆绕性管接头处进入压力变送器电路板，造成仪表损坏，不但影响数据采集还增加生产成本。随着使用年限的增长，线路腐蚀严重。由于使用有线负荷传感器，信号线悬挂，一旦刮风，或者固定不好，负荷传感器线挂住采油树而拉断的故障较为频繁。负荷传感器接头处密封不严，经常进水，造成负荷失真，还容易造成负荷传感器损坏。同时电缆短路故障，也容易造成控制器内的模块通道烧毁，存在线路破损，造成信号干扰。

3 无线技术数据采集的特点

油井井口自动化需要采集载荷、回压、套压、温度等油井数据。以往的井口自动化系统都是采用有线仪表采集方式，存在施工布线比较困难、防爆挠型管接口容易进水产生漂移甚至造成仪表损坏、修井维护容易造成线路损坏、载荷外挂线容易挂断等缺点，如果采用无线仪表可以有效消除这些隐患。

无线仪表包括压力变送器、载荷变送器、温度变送器等。

通过这些变送器可以很方便地实现无缝接入现有的井口自动化系统。电流接入方式是接收模块在接收到变送器发送来的数据以后，还原成4～20mA电流信号，然后直接输入到抽油机控制器原来的模拟量输入模块。不用更改以前有线仪表方式的任何设定，只需要将输出电流通道对应接入以前有线仪表通道即可实现无缝接入，因此可以很方便地升级现有的RTU控制器。

4 无线仪表应用方案

4.1 无线仪表技术原理

石西油田自动化1998年以来陆续投产，目前石西区块大部分抽油井使用的为美国BAKER CAC 公司生产的BAKER 8800抽油机控制器，此产品为20世纪90年代初期产品，目前厂家已经不存在。石南油田、石西油田（11#站，12#站）抽油井使用的为北京安控公司第一代抽油机控制器ECHO5302，莫北油田使用的是北京安控公司第二代抽油机控制器ECHO5303，石西区块的自喷井使用的为CAC公司的EXS1000控制器。

针对石西油田目前使用情况，2008年6月无线仪表在石西（SH2224）抽油机井口进行安装试验：一是拆除现装的油压、套压变送器、热电阻，换成无线压力变送器和温度变送器。摘除负荷传感器线，安装无线负荷变送器。二是拆除ECHO5302控制器内部的E304和5501模块，安装带显示的无线接收模块。无线接收模块把压力、温度、负荷信号通过E202串口扩展模块直接进入MICRO16的寄存器。或者不拆除5501模拟量输入模块，使用带4-20mA输出的无线接收模块，把信号直接接入5501模拟量输入模块，实现数据的无线和数字化传输。

4.2 主要试验内容和结果

使用无线智能仪表与石西油田作业区现有的或新建设的自动化远程控制单元在技术上实现无缝的接入。只要数据采集正常，通过电压值即可在沙漠里验证高低温环境下，无线智能仪表可靠性、稳定性。

无线仪表载荷电压使用太阳能供电白天日照充足，电量足，夜晚没有日照使用储存供电，日夜或气温变化电压浮动较大。回压、套压的电压是使用无线仪表自带的电池供电电池可以使用10年，所以电压比较稳定。

在半年的试验过程中无线仪表工作稳定，数据准确能够满足油田的生产要求。

5 结论

以前基本所有的油田自动化都采用的有线仪表。而使用无线仪表相当方便，无需布仪表电缆线，能节省大量的投资成本和维护成本，缩短投产周期，保证油田安全生产。由于无线压力变送器、温度变送器、负荷变送器不需要接线，投产以后将大大减少故障发生，提高数据采收率，减小维护工作量。

[1] 徐茜亮，王维.基于WiFi的漫游切换无缝接入技术研究[J].工矿自动化，2011，37（2）：6-8.

Research and Application of Wireless Instrument and RPC Seamless Access Technology

Guo Zhen-jie，Zhu Lei，Ji Shi-dong，Li Chang-zhu

TP273；TN925.93

B

1003–6490（2017）09–0047–01

2017–06–20

郭振杰（1981—），男，河南安阳人，工程师，主要从事油气田开发工作。