智慧油田建设经验分享

智慧油田建设经验分享CONCISEINNOVATIONHIGHTECH项目简介1#抽油机2#站外部分3#站内部分4#操作维护5#CONTENTS目

录company项目简介项目简介项目概况采油三厂把油田作为智慧油田的试点项目。油田位于河北省河间市以南78km的衡水地区。目前已开发储量单元15个，已开发含油面积18.61Km2，地质储量1980.08×104t,可采储量594.14×104t。联合站1座转接站1座计量站11座抽油机180座项目简介建设的必要性产量规模大留楚是三厂主力油田之一，目前产油量占三厂产量的16%综治复杂区留楚油田位于衡水地区，处于“地域性职业犯罪重点区域”，打孔盗油等偷盗犯罪活动时有发生，管理难度较大。离厂区相对较远留楚油田距离河间78公里，属于我厂最远油田，条件相对艰苦，优先考虑自动化实施，减轻劳动强度。公司战略发展的需要优化劳动组织结构，提高效率，保障“走出去”员工队伍可持续抽油机抽油机1140V抽油机采用1140V交流电供电，主要目的是利用非标电压预防偷电、盗电情况的发生。此类抽油机主要部署在距离计量站较远或距离村庄很近的区域。380V此类抽油采用普通工业380V交流供电，一般距离计量站较近，便于管理。变频改造对原有变频器进行改造，与现有井控柜合二为一柔性控制井控柜与采研院的柔性控制部分结合，形成整体的功能。抽油机功图采集电量采集井口压力RTU机柜实现功能启停控制遥控启停功图采集电参采集井口压力门开告警电机保护井控柜井控柜功能用于抽油井示功图、三相电机功率、井口油压等参数的实时监测，并能近程/远程启动或停止抽油机，同时在柜门开启后能提供现场和远程报警功能，起到警示防盗的作用；具有工频启动、停止、过流、过载、缺相等保护功能的控制回路，能实现抽油机平稳、安全运行。采用模块化设计理念，在电路控制和结构上进行模块化设计，可在原有的工频控制柜上方便的添加变频柜和变频控制电路，完成综控柜的变频改造。内置三相电参采集仪和RTU，采用无线传输技术，和外部的示功仪、压力表等无线采集仪器构成一个完整的无线采集系统，并可以通过GPRS、McWill、网桥、3G和TD-LTE网络，将采集数据上传到监控中心进行分析处理。井控柜RTU控制柜带变频的RTU柜井控柜高压侧启停控制高压侧内部结构井控柜低压侧内部结构高压侧利旧内部仪表无线功图采集器井口压力井控柜原抽油机配电箱原配电箱内部原理图电机交流接触器380/1140交流接触器供电过载保护器起井按钮遥控起井辅助开关停井按钮遥控停井自带高压器件井控柜原理图电机交流接触器380/1140交流接触器供电过载保护器接触器接触器供电起井按钮遥控起井接触器自锁开关停井按钮遥控停井高压器件利旧井控柜井控柜内置RTU和三相电参采集仪，可实时监测抽油机的三相电流、电压、功率和电能数据，并通过RTU上传给监控中心；柜内的RTU采用无线收发技术来收集周围无线节点（如无线压力节点、无线功图仪等）上传上来的数据，组成一个完善的无线采集网络，并将采集数据上传给监控中心；采用独有的无线同步协议能现电参和功图数据的同步，绘出电功图；具有工频启动、停止、过流、过载、缺相等保护功能的控制回路，能实现抽油机平稳、安全运行。能实现近程/远程启动或停止抽油机的功能，且在远程启井前，提供报警功能，报警时间可设；提供开门现场和远程报警功能，有警示和防盗的作用；内置电源防雷器和天线避雷器，有电源和天线防雷的功能；内置工业级GPRS模块，插上SIM卡后可以按预定方式将数据上传给监控中心；采用模块化设计方便进行变频改造；预留了标准的RS232、RS485、CAN和LAN接口，方便后期进行升级改造；同时给McWill、3G、TD-LTE等模块预留了安装空间和接口，方便客户选择上传无线模块；近场通信协议遵循A11通信规范，可与遵循A11规范的无线节点互联互通，不用考虑厂家不同的问题；可剥离高压部分电路，跟抽油机的原有控制柜结合实现智能控制改造，节省成本。井控柜井控柜RTU介绍RTU概述RTU一款接口齐全功能全面的网关。它能长时间的工作在野外无人区，结合压力、载荷传感器，借助GPRS或TD-LTE技术将现有的无线网络将传感器采集的数据入网并传回指定的数据中心；它也能通过LAN口直接借助现有的有线网络资源，将传感器采集的数据入网并传回指定的数据中心，可以说RUT既能适用野外远程监控，又能用于近距离大数据（通过LAN口）传输，既能通过无线射频模块组成无线传感网络，又能通过RS485口或CAN口组成分布式测试系统。RTU参数10M/100M自适应端口*2隔离型CAN接口*2隔离型RS485接口*1RS232接口*2DI*2DO*2454MHz处理能力强CPU存储128M内存1GB闪存系统升级工业级Linux操作系统支持远程无线更新内部程序RTU参数CPU运行频率高达454MHZ，处理能力强；128MB的系统内存；自带1GB的闪存，留有500MB的数据存储空间；工业级Linux操作系统；支持远程无线更新内部程序；支持远程访问，查看日志和程序下载；看门狗和掉电保护；带独立的RTC时钟芯片；支持故障自身诊断，结果上传；兼容IPV4和IPV6(双栈)；8~24V宽供电电压；工作温度-40℃~+70℃2个标准的10M/100M自适应网口，可支持多种工业协议；工作湿度5~95%RH2个隔离型的CAN口，隔离电压2500V，波特率可设最高能到1M，单口最多能接80个CAN节点；1个隔离型的RS485口，隔离电压2500V，波特率可设最高能到115200，单口最多能接15个RS485节点，支持Modbus协议和主/从模式；2个RS232口，波特率可设最高能到115200，支持无/奇校验/偶校验、7或8位字长、1或2位停止位；2路USB2.0的USB接口,1路USBHOST,1路USBDEVICE;2路非隔离的DI，2路开漏输出型的DO，5V输出，最大输出电流500mA。接线方式RUT的电压输入范围是8～24VDC

;“-”端子，接电源输入的“-”端；“+”端子，接电源输入的“+”端；RTU有两个RS232通讯端口，分是“COM0”和COM4”,如图2.1.2.1所示，RS232通讯端口用的是9位针型标准连接器（DB9/M），连接器为DTE结构（数据终端），数据线长度最大为15m接线方式接线方式接线方式接线方式指示灯RTU参数GPRS特性：支持数据透明传输；支持断线自动重连；支持数据中心动态域名或固定IP访问；支持永远在线工作模式；支持远程短信设置参数；WPAN射频特性：支持433MHz/915MHz/2.4GHz等频段的射频模块（用户选配）；支持BeeLPW/A11等通讯协议；支持点对点，星型，线型，树型的网络拓扑结构；支持远程修改节点的工作模式、参数和控制节点（2.4G模块）。电量变送器RS485接口、433、ZigbeeA11协议电压电流0.5级功率电能1级三相三线制三相四线制三相相电压三相线电压电压电流三相相电流中性线电流功率电能有功、无功功率功率因数、频率正反向有功电度正反向无功电度电量变送器输入信号：三相交流50/60Hz电压、电流。

输入频率：45～75Hz。电压量程（相电压）：450V（更高量程请联系厂商）。电流量程：5A（更高量程请联系厂商）。过载能力：瞬间（10周波）电流5倍，电压3倍量程。开关量：

2路开关量输入，2路继电器输出模块供电电源：

DC5～30V或AC85~264V功耗：0.5W工作环境：工作温度：-40℃～85℃相对湿度：小于90%不结露端子号名称描述端子号名称描述1AC(L)交流供电电源输入L19UN测量电压输入地2AC(N)交流供电电源输入N20NC未连接3RL1NO继电器输出1常开端21UAA相电压输入4RL1COM继电器输出1公共端22NC未连接5RL1NC继电器输出1常闭端23UBB相电压输入6RL2NO继电器输出2常开端24NC未连接7RL2COM继电器输出2公共端25UCC相电压输入8RL2NC继电器输出2常闭端26NC未连接9DATA+RS-485接口信号正极(DATA+)27IN+中性线电流10DATA-RS-485接口信号负极(DATA-)28IN-中性线电流11IGNDRS-485接口ISO地29IA+A相电流12NC未连接30IA-A相电流13NC未连接31NC未连接14DI1数字量输入132IB+B相电流15DI2数字量输入233IB-B相电流16DICOM数字量输入公共端34NC未连接17V+直流供电电源输入正35IC+C相电流18V-直流供电电源输入地36IC-C相电流无线示功仪防爆：ExIICT4防护：IP66量程：1~150KN防护技术特性载荷精度：1%FS位移量程：0~6m冲次：1~12次采集指标环境采集频率：30分~12时无线射频频率：2.4G冲击极限：100g工作温度：-40~85℃压力传感器开关与指示灯设置接口缆绳卡槽无线示功仪开机操作按住按键（约1秒）至按键指示灯亮起，即可完成开机操作。关机操作长按按键，按键指示灯先亮起（约2-3秒）然后熄灭，即可完成关机。环境通讯距离工业厂房室内（可视）大于80米空中（离地1.2m、可视）大于200米无线压变防爆：ExIICT4防护：IP66量程：0~25MPa防护技术特性精度：±0.25%尺寸：169x44x44mm采集指标环境采集频率：10分~2时无线射频频率：2.4G工作温度：-40~80℃介质温度：-30~85℃测量接口M20×1.5天线外壳外观尺寸安装示意图安装步骤将支架砸入挖好的土坑里。注意应砸支架的四个角处，支架上带孔的两根梁对应箱体侧面，不带孔的梁对应箱体正面（前后门），支架应露出地面30cm左右。将控制柜平稳抬放到支架上，如上图所示，将控制柜底座安装孔对上支架上的安装孔。用4个M8*25的外六角螺栓穿过箱体底座和支架的安装孔，背面用M8螺母拧紧，将控制柜固定在支架上。注意事项综控柜安装时，操作面板那一面应该放在操作人容易操作的那一边（离停井手刹比较近的那边），这样便于操作人员多个动作协同进行；综控柜属于高压控制柜范畴，所有操作应在安全的背景下进行，操作人员必要戴耐高压绝缘手套，穿专用绝缘隔离鞋；输入和输出接线应能满足抽油机运行最大的电流要求，耐压等级应在抽油机运行电压之上；在接输入和输出线前要停机，断总电源后，待抽油机挺稳后，再开始接线；接完线后，用万用表测量一下看接线是否存在短路现象，检测完毕后，确认综控柜中的塑壳断路器在断开的状态下，再合上总电源；用万用表检查输入电压是否正常，检查正常后，调好三相电动机保护器后，合上塑壳断路器，检查变压器能都正常输出交流220V；检查完变压器后，先和面板上左边控制抽油机的断路器，此时即可手动启停井了；启井时，务必要观察抽油机下是否有人，确认无人才能启井；如果启井时启动一下不成功，可以检查三相电动机保护器的保护阀值是否设置过低，到时抽油机已启动就被保护了，可将设置阀值往高调节；待抽油机正常运行后，再合右边控制RTU的断路器；如果断路器在合闸时有跳闸现象，应马上停止合闸动作，按箱体里的接线图检查线路问题；接线时务必要将综控柜柜体接大地。变频改造变频改造计量站计量站阀组间配水间计量站阀组间干线去、回温度干线去、回压力支线流量支线温度计量站阀组间计量站环1油井1油井2油井3油井4计量站配水间干线压力支线油压支线流量计量站配水间计量站1注水井1注水井2注水井3注水井4站内部分站内部分掺水阀组掺水泵房燃油泵房热水泵房脱水泵房脱水间加药泵房外输泵房罐区压力流量温度液位油水界面三相计量含水分析按房间分类按仪表分类站内部分通信LTE通信LTECONCISEINNOVATIONHIGHTECH运营商无线网络GPRS无线网桥自建McWill网络自建TD-LTE网络优点：前期投入少、网络覆盖广缺点：长期缴纳通信费、网络安全性差优点：运营成本低、专用网络缺点：前期投入较高、带宽低优点：带宽高、专用网络缺点：建设成本高、视距传输优点：运营成本低、带宽高、专用网络

缺点：前期投入较高通信LTETD-LTE简介TD-LTE（TimeDivisionLongTermEvolution，分时长期演进），是第四代（4G）移动通信技术与标准，是我国拥有核心自主知识产权的国际3G标准TD-SCDMA的后续演进技术。TD-LTE组成移动终端无线接入网核心网TD-LTE主要优势低延时LTE系统控制面时延小于100ms，业务面时延小10ms。高速率LTE在10MHz带宽下单扇区可实现下行峰值速率大于50Mbps，上行峰值速率大于25Mbps。大容量每小区激活用户数最大400，在线用户数最大1200多带宽支持多种小区带宽1.4MHz\3MHz\5MHz\10MHz\15MHz\20MHz通信LTETD-LTE简介TD-LTE（TimeDivisionLongTermEvolution，分时长期演进），是第四代（4G）移动通信技术与标准，是我国拥有核心自主知识产权的国际3G标准TD-SCDMA的后续演进技术。TD-LTE组成移动终端无线接入网核心网通信LTETD-LTE简介TD-LTE（TimeDivisionLongTermEvolution，分时长期演进），是第四代（4G）移动通信技术与标准，是我国拥有核心自主知识产权的国际3G标准TD-SCDMA的后续演进技术。TD-LTE主要优势低延时LTE系统控制面时延小于100ms，业务面时延小10ms。高速率LTE在10MHz带宽下单扇区可实现下行峰值速率大于50Mbps，上行峰值速率大于25Mbps。大容量每小区激活用户数最大400，在线用户数最大1200多带宽支持多种小区带宽1.4MHz\3MHz\5MHz\10MHz\15MHz\20MHz通信LTETD-LTE组网图移动终端无线接入网核心网操作维护概要CONCISEINNOVATIONHIGHTECH

箱体由高压部分、低压部分和控制面板组成。高压部分由输入/输出端子、塑壳断路器、电机保护器、真空交流接触器、变压器、熔断器和互感器组成，完成对抽油机的供/断电和保护；低压部分由RTU、天线、三相电参智能监控仪、电源滤波器、继电器、电源和声光报警器组成，完成对抽油机的状态监控，并可接收外部无线传感器节点发送过来的数据，进行整理处理通过GPRS网络传到数据中心，同时，RTU预留网口可支持外部专用无线网络的数据传输。器件介绍井控柜低压侧名称功能说明标号声光报警器开门时进行声光报警5远程停井控制继电器远程停井6小型接触器控制老的电机柜中的三相电机保护器的电源7远程起井控制继电器远程起井8开门报警控制继电器控制声光报警器9TD-LTE通信终端将无线通讯转换器的数据传给服务器10TD防水天线TD-LTE通信终端的收发天线11防水天线A11模块的收发天线12无线通讯转换器接收所有的功图、压力和电参数据，再将数据传给TD-LTE通信终端13单相电源滤波器电流滤波器，滤除电源上杂波和干扰成分14电源插座野外电源供应插座，最大供应220VAC/15AC/DC转换电源将交流220V转换为直流12V16POE电源给TD-LTE通信终端供电的17三相交流电参数采集模块采集三相电流和电压，计算功率因数和电能18器件介绍名称功能说明标号变压器将三相交流电转成220VAC1熔断器变压器输入保护2接入端子与老的控制柜输入输出端子3电源避雷器电源防雷4井控柜高压侧（利旧）器件介绍井控柜高压侧（380）名称功能说明标号变压器将交流380V转成220V1绝缘子接三相电源的N线2输入端子三相输入接线端子3三相电动机保护器电动机过载、断相和三相不平衡保护4熔断器变压器输入保护5塑壳断路器通断三相主电源6柔性输出端子预留的柔性控制柜三相电源输出端子7三相交流接触器三相电动机起停控制8导轨端子预留的柔性控制柜控制接口9电流互感器测三相电流10输出端子三相输出接线端子11电源避雷器电源防雷12器件介绍井控柜高压侧（1140）名称功能说明标号变压器将交流1140V转成220V1输入端子三相输入接线端子2电动机保护器电动机过载、断相和三相不平衡保护3熔断器变压器输入保护4塑壳断路器通断三相主电源5衰减器衰减1140V电压后交给电参测量6真空交流接触器三相电动机起停控制7电流互感器测三相电流8输出端子三相输出接线端子9电源避雷器电源防雷10故障分析故障现象查找原因解决办法停井，老柜子里的电机保护器显示缺相主电路中的电流突然过大，电机保护器判断过载进而切断动力线，其先显示过载，切断动力线后显示缺相将电动机保护器的电流阀值调大一档，再观察是否还会停井，如果还停，依此解决停井，电机保护器怎么调也没用电机保护器故障更换电机保护器停井，电机保护器没电看看测控柜里的小型接触器（LC1E5N）是不是没吸合，看变压器是否有220V交流输出如果变压器没有220V的交流输出，查看变压器前端的熔断器是否烧毁，如果烧毁更换熔断器；如果变压器输出正常，查看小型接触器是否正常吸合，如果没有更换接触器远程读不到井口的数据首先看看面板上面的右侧空开是不是被人拉下，如果没有检查变压器是否有220V交流输出如果是空开被拉下，合上即可；如果变压器不能输出220V交流电压，检查其前端的熔断器，如果熔断器没有问题，断开变压器的输入和输出接线，用万用表的欧姆档测其电阻，如果测不到电阻值，说明变压器已经烧坏，要进行更换故障分析

电机保护器的电流不能随意调到最大，否则起不到过载保护的作用，进而一旦电流出现异常，电机就会烧掉。以30KW的电机为例，1140V的井，电机保护器的电流不要超过40A，正常应该调到30A为准；380V的井，电机保护器的电流不要超过120A，正常应该调到100A为准。考虑到有些井不平衡或者井下的油比较稠，可以酌情调大一些，但是1140V的井不要超过46A,380V的井不要超过140A,否则电机保护器变得非常迟钝，起不到过载保护的作用。电流超大的井可以用洗井或者调平衡的办法来解决问题。故障现象查找原因解决办法停井，测控柜里的电机保护器显示缺相主电路中的电流突然过大，电机保护器判断过载进而切断动力线，其先显示过载，切断动力线后显示缺相将电动机保护器的电流阀值调大一档，再观察是否还会停井，如果还停，依此解决停井，电机保护器怎么调也没用电机保护器故障更换电机保护器停井，开门也不报警观察熔断器是否有烧黑现象，再看变压器是否有交流220V输出，再检查开关电源是否有直流12V的输出如果熔断器烧黑，更换熔断器；如果变压器烧坏，更换变压器；如果开关电源无12V输出，更换开关电源停井，其它都正常看看左边第一继电器（RXM2JD）是否有烧毁现象这个继电器是控制大接触器的线圈，这个继电器烧坏就会停井，更换继电器远程读不到井口的数据首先看看面板上面的右侧空开是不是被人拉下，如果没有检查变压器是否有220V交流输出如果是空开被拉下，合上即可；如果变压器不能输出220V交流电压，检查其前端的熔断器，如果熔断器没有问题，断开变压器的输入和输出接线，用万用表的欧姆档测其电阻，如果测不到电阻值，说明变压器已经烧坏，要进行更换开门不报警检查报警器是否烧黑，检查右边第一个继电器的灯是否是亮的如果，报警器烧黑更换报警器；如果开门后右边第一个继电器的灯不亮，说明继电器顺坏，更换继电器远程读不到数据检查测控柜中的RTU的RUN灯是否有规律的闪，RTU与TD的网口指示灯是否有闪亮