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抽油机远程监控系统的研究与设计

王鹏  
【摘要】:石油被称为“工业的血液”,在进行石油开采时,油田、油井的数量非常多,并且其分布较为广泛,分布面积较大,分布不集中,因此目前油井的开采一般都是使用人工的方式来实现。为了保证安全和设备监测,在进行开采过程中需要对相关开采设备的运行情况进行实时监控,同时也需要对设备的相关参数进行实时采集。如果使用人工来进行设备的控制,不仅控制效率较低,工人的劳动强度大,同时控制的精确度、准确性等都难以保证。另外,在开采过程中,当电泵、抽油机等设备产生故障时,如果只使用人工控制的方式,不能及时发现这些故障,会导致石油开采的经济效益受到较大的影响。因此只有采用远程自动监控技术,才能从根本上彻底扭转此类局面,且消除由其产生的关联问题。本论文结合油田生产工艺的特点,对直驱曳引式抽油机的远程监控方法进行了研究,主要对抽油机电参数及控制参数的检测方法,远程监控的数据传输控制,监控主机软件开发三方面内容进行了研究和设计。首先,通过对直驱曳引式抽油机工作原理与驱动系统的分析,结合霍尔元件工作原理,设计了抽油机电参数采集方案,并根据感测数据计算出了合理的控制参数。设计方案中采用电能质量检测模块作为电参数测量手段,旋转光电编码器作为控制参数实施效果监测途径,其检测结果通过串口送往GPRS模块。其次,设计了基于GPRS的数据传输终端。设计中分别采用Atmega64高性能中央处理器,AT45DB16存储器和GPRS无线模块MC39i。同时完成了传输终端的参数配置。最后,采用Winsock网络编程方法和客户/服务器软件开发模式,利用Labview编程语言实现了监控系统的软件功能。为了实现监控软件中的抽油机实时控制,在运行电流、频率、冲程、冲次等基本参数感测基础上,利用Matlab计算出控制参数,并绘制抽油机示功图。经过系统软硬件的联调与测试后,本文开发的系统在某油井进行了近半年时间的现场运行。运行结果表明,基于直驱曳引式抽油机驱动系统,GPRS传输方法以及采用LabVIEW、MATLAB语言开发的抽油机远程监控系统监控软件基础上,研究设计的抽油机远程监控系统基本符合实际要求。系统运行稳定、可靠,实现了对直驱曳引式抽油机运行参数的实时远程监控,基本达到预期设计的目的,对其他偏远分散的作业场合的远程监控工作具有重要的参考意义。


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