單井自動化技術在丘東氣田的應用

　　0 引言
　　隨著油田的發展及工業自動化水平的提高，單井自動化技術應運而生
　　丘東氣田的一個采氣場由多口氣井、集氣站以及氣田的其它分散設施組成，整個采氣場的各種設施的工作狀態及采出氣的數據（主要有溫度、壓力、流量等）就直接關系到氣田生產的穩定以及產品質量。采用人工每日定時檢查設備運行情況并測量、統計采氣數據必然會加重工人勞動強度，并將影響設備監控與采氣數據的實時性，同時降低安全生產控制程度。所以實施單井的自動化、信息化就顯得極為突出。
　　
　　丘東單井自動化系統主要由單井RTU、從站（溫西十、溫五、溫西三）、主站（丘東集氣站）三個系統構成，同時通過與丘東調度室的數據通信，實現單井數據網上發布
　　　　1 單井RTU：井口RTU采用北京安控SuperE-E系列RTU產品（系統結構圖見圖一）對井口壓力、溫度、水套加熱爐運行狀態、燃氣壓力、井口緊急切斷閥開關狀態信號等參數進行遠傳并遠程對井口緊急切斷閥進行控制，采集數據分別通過MDS EL7052數傳電臺將采集數據遠傳相應的遠程集氣站，遠程集氣站站內操作站實現單井數據的瀏覽和遠程控制以及站內的數據檢測和控制。
　　
　　單井數據通信
　　從站安裝主電臺MDS 7052并架設全向天線(架設高度為16m、增益8.5dBi)，各單井安裝電臺MDS 7052并架設定向天線（架設高度為5m、增益9dBi）。電臺通過數據線連接至RTU的RS-232口與RTU進行數據傳輸。
　　
　　2. 從站
　　2.1 控制部分
　　丘東氣田三個從站采用北京安控RTU，主控模塊E001采用A型盒封裝，安裝在7.5mm*35mm的DIN導軌上。輸入、輸出模塊通過系統I/O BUS總線串行連接。主要對站內各單井進站壓力、溫度和油氣分離器的壓力、液位進行PID控制、流量累計、信號遠傳，上位機與主控模塊E001之間的通訊采用E205模塊把RS-232/485 Modbus通訊轉換到Modbus/TCP通訊。主控模塊E001組態采用C程序，利用C程序組態可以完成復雜的計算，邏輯控制，PID回路控制，油氣的計量，實現自定義的通訊協議，站內全向天線TQJ-230C用來接受、發送單井數據，定向天線TDJ-230Y用來將站內數據以及單井采集數據發送到主站丘東集氣站。遠程站站內采用二塊主控模塊E001，一塊主要用來通訊，另一塊主要用來站內控制。
　　2.2 上位機
　　溫西五集氣站、溫西三集氣站、溫西十集氣站上位機系統配置：
　　IBM586 以上的微型機及其兼容機；
　　VGA、SVGA 以及支持Windows 256 色的圖形卡；
　　主頻100MHZ 以上，內存不少于32 兆；若要同時運行多個大型程序，建議使用更大的內存，
　　系統軟件：
　　Windows 98/2000/NT
　　應用軟件：
　　電蜘蛛4.0
　　該軟件包由工程管理器（ ProjManager ）、工程瀏覽器（TouchExplorer）、畫面運行系統（TouchVew）三部分組成。其中，工程管理器用于新建工程、工程管理等。工程瀏覽器內嵌畫面開發系統，即電蜘蛛開發系統。工程瀏覽器（TouchExplorer）和畫面運行系統（TouchVew）是各自獨立的Windows應用程序，均可單獨使用；兩者又相互依存，在工程瀏覽器的畫面開發系統中設計開發的畫面應用程序必須在畫面運行系統（TouchVew）運行環境中才能運行。
　　①、工程管理器
　　工程管理器主要用于電蜘蛛工程的管理，如新建工程、工程的備份、變量的導入導出、定義工程的屬性等。
　　工程管理器的功能有：
　　搜索工程：搜索指定目錄下的電蜘蛛所有版本的工程。
　　新建工程：新建立一個電蜘蛛工程。該命令不會真正建立一個電蜘蛛工程，只是建立了工程信息，只有啟動了電蜘蛛開發系統后，才建立工程。
　　刪除工程：將所有的工程文件和工程信息全部刪除，不可恢復。
　　工程屬性：定義工程的描述信息。
　　工程備份：將選定的工程進行壓縮備份。
　　工程恢復：將備份的工程進行恢復，在備份后的新產生的工程信息將被刪除。
　　數據詞典導出：將選定工程的數據詞典導出到EXCEL格式文件中,供用戶修改、定義變量。
　　數據詞典導入：將EXCEL 格式的文件中定義的數據詞典導入到當前工程中。
　　切換到開發系統：進入電蜘蛛開發系統。
　　切換到運行系統：如果當前選中的工程已經真正建立了電蜘蛛工程，則該項有效，進入到電蜘蛛的運行系統。
　　②.工程瀏覽器
　　工程瀏覽器是“電蜘蛛”軟件的核心部分和管理開發系統，它將畫面制作系統中已設計的圖形畫面，命令語言，設備驅動程序管理，配方管理，數據庫訪問配置等工程資源進行集中管理，并在一個窗口中以樹形結構排列，這種功能與Windows 操作系統中的資源管理器的功能相似。
　　工程瀏覽器內嵌畫面開發系統，進入畫面開發系統的操作方法有以下三種：
　　a、 在工程瀏覽器的上方圖標快捷菜單中用左鍵單擊“MAKE”圖標。
　　b 、在工程瀏覽器左邊窗口用左鍵選中“文件”下的“畫面”，則在工程瀏覽器右邊窗口顯示“新建”圖標和已有的畫面文件圖標，左鍵雙擊“新建”圖標或畫面文件圖標，則進入電蜘蛛開發系統。
　　c、在工程瀏覽器左邊窗口用左鍵選中“文件”下的“畫面”，然后在工程瀏覽器右邊窗口單擊右鍵，選擇菜單命令“切換到Make”，則進入電蜘蛛開發系統。
　　③、畫面開發系統
　　電蜘蛛畫面開發系統是應用程序的集成開發環境。工程人員在這個環境中完成界面的設計、動畫連接的定義等。畫面開發系統具有先進完善的圖形生成功能；數據庫中有多種數據類型，能合理地抽象控制對象的特性，對數據的報警、趨勢曲線、過程記錄、安全防范等重要功能有簡單的操作辦法。選擇“切換到Make”啟動工程瀏覽器內嵌的畫面。
　　
　　3 主站
　　丘東氣田主站采用艾默生過程管理中國有限公司DCS-DeltaV系統，在操作站上可以對三個從站以及單井數據進行檢測，對站內壓力、溫度、流量、液位進行檢測和控制，采用2客戶WEB將單井及生產實時數據發布至生產調度指揮中心；為了實現單井SCADA系統與DeltaV系統互聯，在編制丘東主站DCS系統升級改造方案時專門給DCS系統增加了串口卡，在系統升級改造完成后，利用半個月的時間，集中實施了單井SCADA系統與DeltaV系統互聯，對所有單井SCADA系統組態進行了全面修改以適應DeltaV系統組態的需要，在DeltaV系統上相應地對單井SCADA系統數據的組態(數據點近1200點)、繪制流程圖（八幅），通過DelatV系統的流程圖Web發布功能，在丘東調度室可以對單井SCADA系統進行監測。
　　3.1丘東主站與丘東調度室之間數據通信
　　 丘東主站與丘東調度室之間采用以色列BreezeCom 2.4G 產品進行無線通訊，無線基站為BU-DS.11D，無線橋接器客戶端為RB-DS.11D，網絡的協議遵守標準的CSMA/CD 以太網協議，帶寬達到11M。主站丘東集氣站RTU與DeltaV-DCS采用串口 RS-232 Modbus RTU協議通訊，傳輸數據達到1600多點。
　　3.2丘東主站與從站及單井之間數據通信
　　Deltav系統與北京安控RTU之間通訊采用RS-232串口，Modbus RTU協議，波特率9600Bps，奇偶校驗為偶數，附加字符間時為50毫秒。Deltav系統每個串口卡含有兩個通訊口接線端子1～8為通訊口1，接線端子9～16為通訊口2。
　　有幾種方法用于RS-232端口與DTE和DCE間的接線。我們問采用的通訊連接方式只用RXD、TXD及信號地。
　　主站訪問從站采用按照站號遞增順序循環輪訓查詢方式，當訪問站號通訊出現故障或著訪問時間超時（時間用戶可以修改）時，系統返回該站通訊故障狀態信號以提示用戶并繼續與下一從站通訊。
　　
　　4 結束語
　　單井自動化在丘東氣田的應用，極大地減輕了值班員工的勞動強度，滿足生產實際需求，提高了科學運行管理現代化油田的水平，確保了單井和集氣站生產的安全平穩運行，取得了較好的經濟效益和社會效益；目前整個系統運行良好,采集數據準確。