用于油井口的測控監(jiān)視系統(tǒng)的制作方法

文檔序號：5353830閱讀：167來源：國知局

專利名稱：用于油井口的測控監(jiān)視系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及油氣領域，具體而言，涉及一種用于油井口的測控監(jiān)視系統(tǒng)。
背景技術：
油田油井大多分布的4交為分散，油井工作狀況的監(jiān)測和控制，一直是采油廠一項重要和困難的工作。其大體上有三個方面的任
務一是井口設備的日常管理，它是通過油井巡視員或維修工定期巡回4企查來實現(xiàn)，這部分工作主要是對油井的產量、井口壓力、油溫等數據進行記錄，并對井口設備的異常情況進行處理；二是井口設備的其它檢測(包括抽油機平衡度、抽油機示功圖等)及油井工作狀況的診斷，油井產油量的計算，這部分工作主要由工程技術人員來完成；三是井口設備的數據管理，它主要完成的是生產經營報表及井口設備管理的工作，一般由管理人員完成。
在實現(xiàn)本發(fā)明過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中至少存在如下問題現(xiàn)有的井口 RTU (Remote Terminal Unit,遠程終端控制系統(tǒng)) 只能實現(xiàn)對井口 i殳備的日常管理，而不能實時處理對油井采油工藝的選擇有重要依據的數據，導致采油的工作效率較低。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在提供一種用于油井口的測控監(jiān)視系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有
的井口 RTU只能實現(xiàn)對井口"i殳備的日常管理，而不能實時處理對油井采油工藝的選擇有重要依據的數據，導致采油的工作效率較低的問題。
在本發(fā)明的實施例中，提供了一種用于油井口的測控監(jiān)視系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
遠程終端控制模塊，用于采集現(xiàn)場設備的信號以及根據由通信
模塊傳來的控制信號控制現(xiàn)場設備；
通信模塊，用于把遠程終端控制模塊采集的信號傳輸到監(jiān)控中心，并把監(jiān)控中心發(fā)出的控制信號傳輸到遠程終端控制模塊；
監(jiān)控中心，用于分析遠程終端控制模塊采集的信號，并發(fā)出控制信號。
上述實施例中，首先由遠程終端控制沖莫塊采集現(xiàn)場設備的信號，通過通信模塊將該采集信號傳輸到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心對該采集信號進行分析并發(fā)出控制信號，再通過通信模塊將該控制信號傳輸到遠程終端控制模塊，以實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的控制，使得對油井采油工藝的選擇有重要依據的數據可以實時傳輸到監(jiān)控中心，并由監(jiān) 控中心實時處理后發(fā)出控制信號，對現(xiàn)場設備進行控制，從而提高了采油的工作效率，克服了現(xiàn)有的井口 RTU只能實現(xiàn)對井口設備的日常管理，而不能實時處理對油井采油工藝的選擇有重要依據的數據，導致采油的工作效率4交j氐的問題。

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并
不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中
圖1示出了根據本發(fā)明的一個實施例的用于油井口的測控監(jiān)視系統(tǒng)的方4匡圖2示出了根據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)視系統(tǒng)中橋式應力片荷載傳感器的外部結構示意圖3示出了根據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)視系統(tǒng)中橋式應力片荷載傳感器的內部結構示意圖4示出了根據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)視系統(tǒng)中橋式應力片荷載傳感器的電路圖5示出了根據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)視系統(tǒng)中位移傳感器的示意圖6示出了才艮據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)^L系統(tǒng)中電流互感器和電壓互感器的電路圖7示出了根據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)視系統(tǒng)中電流互感器和電壓互感器的4企測4言號的時序波形圖8示出了根據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)視系統(tǒng)中通信模塊的結構圖；圖9示出了根據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)視系統(tǒng)中監(jiān)控中心的結構圖10示出了才艮據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)—見系統(tǒng)中監(jiān)控中心的數據庫信息模型示意圖11示出了根據本發(fā)明的一個實施例的抽油機的機械結構圖12示出了根據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)視系統(tǒng)中遠程終端控制模塊的接口示意圖13示出了根據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)視系統(tǒng)的總體結構圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖并結合實施例，來詳細i兌明本發(fā)明。
圖1示出了根據本發(fā)明的一個實施例的用于油井口的測控監(jiān)視系統(tǒng)的模塊圖，包括遠程終端控制模塊IO、通信模塊20和監(jiān)控中心30，其中
遠程終端控制才莫塊10，用于采集現(xiàn)場i殳備的信號以及4艮據由通信模塊20傳來的控制信號控制現(xiàn)場設備；
通信模塊20,用于把遠程終端控制模塊10采集的信號傳輸到監(jiān)控中心30,并4巴監(jiān)控中心30發(fā)出的控制信號傳輸到遠程終端控制模塊10;
監(jiān)控中心30，用于分析遠程終端控制模塊10采集的信號，并發(fā)出控制信號。上述實施例中，首先由遠程終端控制才莫塊采集現(xiàn)場設備的信號，通過通信模塊將該采集信號傳輸到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心對該采集信號進行分析并發(fā)出控制信號，再通過通信模塊將該控制信號傳輸到遠程終端控制模塊，以實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的控制，使得對油井采油工藝的選擇有重要依據的數據可以實時傳輸到監(jiān)控中心，并由監(jiān) 控中心實時處理后發(fā)出控制信號，對現(xiàn)場設備進行控制，從而提高
了采油的工作效率，克服了現(xiàn)有的井口 RTU只能實現(xiàn)對井口設備的曰常管理，而不能實時處理對油井采油工藝的選擇有重要依據的數據，導致采油的工作效率較低的問題。
同時，上述實施例可以統(tǒng)一實現(xiàn)井口i殳備管理的日常管理、其它檢測以及井口設備的數據管理等三項任務，并使三項任務中的數據得以共享，降低了人工成本、提高了通信的實時性和管理的科學性。
優(yōu)選地，在上述的測控監(jiān)^L系統(tǒng)中，遠程終端控制才莫塊具體包括測控單元，以及分別連接到測控單元的變頻器、橋式應力片荷載傳感器、位移傳感器、凄t據監(jiān)測單元、供電單元、地址編碼單元、電流互感器和電壓互感器，本實施例通過采用變頻器，在起動的初始階段通過調節(jié)轉速信號使變頻器輸出的頻率較低，使電動機輸出4交大的初始起動轉矩，沖艮據4企測到的電動才幾轉速及電流信號，逐步加大控制信號的輸出，從而實現(xiàn)電動機的"軟起動"，
功率的電動機，導致其空載能量消耗較高的問題。
例如，在上述實施例中，遠程終端控制才莫塊中的測控單元采用工業(yè)級RISC CPU ( Reduced Instruction Set Computer CPU, 一奮簡指令集CPU)芯片，該芯片有以下特點① 高性能有高達2MB的程序存儲器、高達4KB加擴展的4MB 的數據存儲器、高達IOMIPS (MillionInstructions Per Second,單字長定點指令平均執(zhí)行速度)的執(zhí)行速度、DC 40MHz時鐘輸入、帶優(yōu)先測-驗的中斷；
② 豐富的外圍功能才莫塊3個外部中斷引腳，四個8位或16 位的定時器，兩i 各10位PWM (Pulse Width Modulation,月永沖寬度調試)發(fā)生器，兩種工作方式的主同步串行通信，包括3線SPI( Serial Peripheral interface,串4亍外圍i殳備4妄口 )主4空方式，和IIC (Inter -Integrated Circuit)主控/從控方式)，可尋址的USART ( Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter,通用同步/異步串4亍接收/發(fā)送器)模塊，支持中斷地址位，八路10位A/D( Analog/Digital ，模擬/數字)轉換模塊及擴展的八路12位A/D轉換模塊；
③ 特殊特性可編程的^碼保護功能，^M民省電方式，通過2 個引腳可以實現(xiàn)在線串4亍編禾呈ICSP ( In-Circuit Serial Programming ),支持C i吾言編禾呈和匯編i吾言編禾呈。
圖2示出了根據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)視系統(tǒng)中橋式應力片荷載傳感器的外部結構示意圖；圖3示出了根據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)視系統(tǒng)中橋式應力片荷載傳感器的內部結構示意圖；圖4示出了根據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)視系統(tǒng)中橋式應力片荷載傳感器的電路圖。如圖2所示，為便于安裝、維護，橋式應力片荷載傳感器102設計為開口形式，安裝在懸繩器上，采用防水接口，適合長期野外工作。通過專用信號線與數據監(jiān)測單元通信。橋式應力片荷載傳感器的工作原理是將壓力信號轉化為模擬電壓或電流信號，經調理電路后，進行AD采樣，采樣時間最小可達2mS, 檢測范圍為0-4Mpa， 4青度為0.1%。橋式應力片4肓載傳感器的內部結構如圖3所示，在受力部件112上安裝有兩個4立力應變片Ra和 RD,且其安裝的位置相互垂直，其中RD被稱為啞元(Dummy )，當RA和RD不受力時，其結構相同。將RA和RD電連接至如圖4所示的檢測拉力應變片信號的橋式電路中。當受到如圖3中所示的F 方向的力時，RA的電阻阻值變化相只于專交大，而Ro幾乎沒有變化，則此時電橋電路的輸出信號D的值改變；但當溫度變化時，拉力應變片RA和RD的電阻阻值變化相同，這樣溫度變化時輸出信號D的值幾乎沒有變化，即溫度變化不會影響信號輸出的準確性。
圖5示出了根據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)視系統(tǒng)中位移傳感器的示意圖，在圖5中，上述位移傳感器為角位移傳感器，其工作原理為利用傾角傳感器106實現(xiàn)游梁108的角度測量，再經過換算得到抽油桿位移。圖5中，L為前臂長度，R為驢頭104的弧面半徑。驢頭弧面的圓弧運動變?yōu)閼尹c的直線運動。設直線運動的位移用y(t)表示，y0為初始位移，aO為驢頭弧面半徑初始角度(此時游梁108為水平位置，即游梁傾角為0度)。若t時刻游梁傾角為a(t)
(單位為弧度)，則下式成立 y(t) = R(a(t)+aO)+yO
設到達下死點時游梁角度為al,則下死點位移為
yl =R(al+aO)+ y0
那么相對于下死點的相對位移為
y,(t)"(t)-yl -R(a(t)-al) 設上死點游梁角度為a2,則沖程為
S = R(a2 -al) 所以4尋到
R=S/(a2 -al)
那么t時刻的牙目只^f立秀多為
y，(t) = (a(t)-a1)/ (a2 -al)xS
相關技術中的位移傳感器不但價格高，而且由于油井工作時的環(huán)境惡劣，導致其故障頻發(fā)，而本發(fā)明的實施例選用了角位移傳感器，通過測量游梁108與水平位置的夾角的位移得到直線運動的位移。該測量直線運動位移的方法簡單易行，而且降低了測量成本，同時提高了測量的可靠性。在抽油機機械平衡度的檢測中，提出了通過檢測電動機上下沖程所做的功而間接得到抽油機的上下行程的枳4成功率的方法。
圖6示出了根據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)視系統(tǒng)中電流互感器114和電壓互感器116的電路圖。本實施例中，電流互感器114 用于檢測相電流厶w的幅值與相位，電壓互感器116用于檢測線電壓 "的幅值與相位，經過計算，可得到三相電路的電功率，以及電動機118 (星形或三角形聯(lián)接)上下沖程所做的功，從而間接得到抽油機的上下行程的機械功率，最終檢測出抽油機的平衡度。
三相電路的電功率可表示為P = V5(^CO^，式中的P表示相電壓和相電流之間的相位差，它決定于負載的阻抗，而與負載的聯(lián)接方法無關。因此抽油才幾平4紆度檢測既是對^的檢測。
以電機為星形聯(lián)接為例說明上下沖程所做的功的測量方法。由電壓互感器116得到線電壓"，由電流互感器114得到線電流A(由相電流/訓換算得到)。圖7示出了根據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)視系統(tǒng)中電流互感器114和電壓互感器116的檢測信號的時序波形圖。將線電壓"，線電流^通過過零檢測電路，得到其相應的時序電路，將兩個時序相與得到中間量T，進而可由下式可得到其相位差^:
^^xl80°-90°
伊=r 。
現(xiàn)有4支術中，4由油才幾效率普遍4交4氐，主要原因是動力才幾與工作機配套使用時實際效率很低，究其本質原因，抽油機帶有周期性交變載荷，而通用電機是按恒定負荷設計制造的，兩者的工作特性不匹配/人而造成了效率〗氐下。同時由于抽油才幾起動時所要求的起動力矩較大，為了使抽油機能夠正常起動，通常與之配套的電動機的功率都遠遠大于抽油機正常工作所要求的功率，而且選用較大功率的電動機，通常其空載消耗都將隨之增加，這樣造成了所謂"大馬拉小車"的現(xiàn)象。
本發(fā)明的實施例采用變頻器對其電才幾拖動系統(tǒng)進4亍改造，通過采集現(xiàn)場數據分析抽油機運行工況，自動調整抽油機運行參數，可
實J見以下效果
1) 由于實現(xiàn)了真正的"軟起動"，解決了 "大馬拉小車"的問題，而且對電動機、變速箱、抽油機都避免了過大的機械沖擊，大大延長了設備的使用壽命，減少了停產時間，提高了生產效率；
2) 大大提高了功率因數(可由原來的0.25 ~ 0.5提高到0,9以上)，大大減小了供電(視在)電流，從而減輕了電網及變壓器的負擔，降低了線損，可省去大量的"增容"開支；
3) 可4艮據油井的實際供液能力，動態(tài)調整抽取速度，一方面達到節(jié)能目的，同時還可以增加原油產量。
從上述對線電壓及相電流的檢測可得到抽油機驢頭上下死點時間，進而^尋到抽油才幾沖程的頻次。
變頻器采用"/ - = C的恒壓頻比控制方式。井口測控裝置向變頻器輸出轉速控制信號，為0至IOV的電壓信號。在抽油機起動過程的初始階段，通過調節(jié)轉速控制信號使變頻器輸出頻率,較低，這樣能夠使電動機輸出較大的初始起動轉矩，然后再根據檢測到的電動才幾轉速及電流信號，逐步加大轉速控制信號的輸出，從而實現(xiàn)電動才幾的4欠起動。
抽油機起動后要求達到一個規(guī)定的沖程頻次，其由采油工藝的技術人員根據油井的綜合情況而規(guī)定的，檢測到的抽油機實際的沖程頻次作為反饋變量與設定的沖程頻次進行比較，根據一定的控制算法對變頻器進行控制，從而控制電機的轉速，并進而達到控制抽油才幾沖程頻次的目的。
另外由于本系統(tǒng)能夠將示功圖及相關的重要數據實時的傳輸至監(jiān)控中心，這些數據經采油工藝技術人員分析后，如果決定要對設定的沖程頻次進行修正，可將修正后的值傳輸至井口測控中心，由井口測控裝置對抽油^L的沖程頻次進行調整。
優(yōu)選地，在上述的測控監(jiān)^L系統(tǒng)中，遠程終端控制才莫塊還包括語音錄放單元，其與測控單元相連接。
當遠禾呈，見察有人員和動物 <接近井場區(qū)*或時可實現(xiàn)遠程4番音功能以示警示。語音錄放單元，使得油井口管理過程中的人機交互不再局限于圖形界面，而是擴展到圖形與聲音的結合，人機交互方式得到更進一步的優(yōu)化，更加友好，方便工作人員操作。
優(yōu)選地，在上述的測控監(jiān)^見系統(tǒng)中，變頻器通過RS232通信總線與測控單元相連接，RS232使用線路少，成本低，適合于本地通
地理位置較近的多個井口遠程終端控制才莫塊可^L為一個井叢。
圖8示出了根據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)視系統(tǒng)中通信模塊的結構圖，在圖8中，通信模塊20具體包括第一集線器202，以及分別連接到第一集線器202的第一無線網橋204和以太網虛擬串口設備206。
由遠程終端控制模塊RTU采集得到的現(xiàn)場信號，需要傳輸到監(jiān)控中心以實現(xiàn)整合分析；監(jiān)控中心分析現(xiàn)場信號后產生的控制信號，也需要傳輸到遠程終端控制模塊以實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的控制。在數據通信結構中，監(jiān)控中心與井叢之間采用無線網橋結構，監(jiān)控中心和井叢之間的是一點對多點的星狀結構，即在中心建立一個360 度角的全角網橋，而在各個井叢建立一個定向角度的網橋，中心和各個井叢之間構成無線局域網，提高了測控監(jiān)視系統(tǒng)的通信速率和實時性。
優(yōu)選地，在上述的測控監(jiān)^L系統(tǒng)中，通信才莫塊還包4舌3見頻監(jiān) 視器208和視頻編碼器210,其中視頻監(jiān)視器與視頻編碼器相連接；視頻編碼器與第一集線器202相連接。
從圖8中，可直觀地得知通信模塊內的第一集線器202、第一無線網橋204、以太網虛擬串口設備206、 3見頻監(jiān)—見器208與一見頻編碼器210的連4妻方式，其中，第一集線器202、以太網虛擬串口設備206、視頻監(jiān)視器208與視頻編碼器210均安裝在井叢通信控制盤212上。^見頻監(jiān)一見器采集井口 RTU的運^f亍一見頻信號，并經由 4見頻編碼器將該4見頻信號編碼為易于以太網傳輸的通信信號。第一集線器202 —方面接收來自視頻監(jiān)視器的攜帶有井口 RTU實時視頻的通信信號，另一方面接收來自遠程終端控制模塊RTU的拉力、位移、壓力、溫度、電壓、電流、功率因數等檢測數據，再將接收到的所有凄t據通過無線網橋來實現(xiàn)無線通信。
每個井叢(可包含多個井口 RTU)配備有一個通信4莫塊，該通信模塊負責該井叢內部的各RTU與外部的通信。井叢與其對應的通信^t塊組成的井叢測控系統(tǒng)具有如下功能
(1 )、變頻控制功能通過采集現(xiàn)場數據分析抽油機運行工況，通過調整變頻器的輸出頻率，自動調整抽油機運行參數；
(2) 、數據采集功能采集油井示功圖、電流圖、電參數、油井數據和抽油才幾的狀態(tài)等信息；
(3) 、控制功能變頻控制、抽油機啟停控制等；
(4) 、油井參考產量計量功能內部集成功圖法油井產液量計量功能，可以作為油井參考產液量；
(5) 、遠程通信功能抽油才幾功圖彩:據和油井彩:據、4由油才幾的狀態(tài)信息的遠程傳送、讀取，工作參數遠程設定；
(6) 、 ^見頻監(jiān)視功能通過現(xiàn)場纟見頻監(jiān)^L器，實現(xiàn)遠程實時現(xiàn) 場工況的監(jiān)4見；
(7) 、語音錄放功能遠程語音播放功能。當遠程觀察有人員和動物接近井場區(qū)域時可實現(xiàn)遠程播音功能以示警示；
(8) 、井況診斷功能通過對油井參數和示功圖的分析，可以對油井的工況進^f于診斷，及時判斷油井故障；
(9) 、數據保護功能自動記錄保存相關的工作狀態(tài)和數據信息，存儲歷史記錄。在掉電時，設定參數及歷史數據不丟失；
(10) 、錯誤判斷功能自動判斷控制器及現(xiàn)場儀表錯誤，給出錯誤信息；(11) 、 4義表斷線4全測功能自動判斷現(xiàn)場4義表是否斷線，給出斷線信息；
(12) 、通信功能。
圖9示出了根據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)視系統(tǒng)中監(jiān)控中心的結構圖。
優(yōu)選地，在上述的測控監(jiān)4見系統(tǒng)中，監(jiān)控中心30具體包括第二集線器302，以及分別連接到第二集線器的服務器(圖中未示出)和第二無線網橋304。
監(jiān)控中心通過第二無線網橋304與分散在異地的各個井叢交換數據，接收各井叢的運行工況信息，并經由第二集線器302將該工況信息傳輸到服務器分析，同時將通過分析產生的控制信號發(fā)送給各井叢。
監(jiān)控中心是集控制與信息技術于一體的系統(tǒng)，其服務器中的數據庫是該系統(tǒng)完成各項功能的基礎，只有建立^L范的凄t據庫，并合理的分布才能為系統(tǒng)中統(tǒng)計報表、技術資料的使用維護、查詢提供準確的信息，同時保證數據的完整性、一致性、安全性。數據庫是
以一定的組織方式存在一起的相互有關的凄t:悟集合，它能以最佳方
式，最少的數據重復實現(xiàn)多種數據處理服務。在本實施例的數據庫
中，遵循以下要求
(l)數據的獨立性是指應用程序對數據庫的非依賴性。文件系統(tǒng)中數據存貯方式的微小變化都要求重編應用程序。而在數據系統(tǒng)中，當數據存貯方式的數據邏輯結構改變時，并不需要改變用戶應用禾呈序；(2) 最小冗余度是指存貯在數據庫中數據的重復盡可能少。因為數據的一再重復不但占用了機器存貯系統(tǒng)的資源、降低了系統(tǒng) 的響應速度，而且才及易造成凝:據的不一致；
(3) 盡可能的共享性存貯在數據庫中的數據能進行多種組合，盡可能從多角度適合多個用戶使用要求；
(4) 統(tǒng)一管理與控制為了提供給用戶存貯、；險索、更新手 #史，以及用戶并發(fā)4吏用數據庫時進4亍并發(fā)控制，并同時保i正數據完整性、安全性、保密性，數據庫系統(tǒng)必須提供統(tǒng)一管理和控制功能；
(5) 整體性數據庫應能充分描述數據間的聯(lián)系。本系統(tǒng)中所設計的各項數據應具有相互配合、調配、轉化運用的能力，以保持數據的完整性；
(6) 可修改與可擴充性整個數據庫系統(tǒng)在結構和組織技術上應該是容易修改和擴充的。因為數據庫通常不是一次建立的，而是逐步建立起來的，數據需要不斷擴充，用戶要求也是在不斷變化的。
本實施例采用的數據庫系統(tǒng)為關系數據庫系統(tǒng)，簡單的說就是用二維表格數據(即集合論中的關系)來表示實體與實體間聯(lián)系。
圖10示出了根據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)視系統(tǒng)中監(jiān)控中心的數據庫信息模型示意圖，其中包括了表單與部分的視圖，它們的描述主要包括定義關系及其屬性的名稱、關鍵字以及屬性的數據類型及長度等。
凄丈才居庫的管理是利用VB( Visual Basic )提供的DataEnvironment ActiveX設計器，使用該設計器使數據庫的管理變得簡單而有效。優(yōu)選地，在上述的測控監(jiān)視系統(tǒng)中，監(jiān)控中心還包括視頻PC 機306和視頻解碼器(圖中未示出)，其中^L頻PC機306與視頻解碼器相連接；視頻解碼器與第二集線器304相連接。
視頻解碼器將監(jiān)控中心接收到的攜帶有井口 RTU實時視頻的通信信號解碼，得到可直接顯示的視頻信號；同時服務器對其他運行工況數據進4亍整合處理，與上述-見頻信號共同構成用于井口 RTU 實時遠程監(jiān)控的人機交互界面，以實現(xiàn)遠程現(xiàn)場工況監(jiān)視，數據收集及保存，示功圖復原，井口實時數據顯示，遠程控制、參數修改，遠程播音等功能。
為了便于用戶管理，釆油廠的井口設備按地理位置或用戶習慣被劃為幾個大的區(qū)域，每個區(qū)域的數據在屏幕上輪流顯示。在工藝分析中提供實測示功圖的報表數據報表、平衡度檢測報表，為了方便采油工藝技術人員，還提供了歷年油井產量和近期油井產量報表及曲線；統(tǒng)計報表的功能也較強大，能夠產生月才艮，年報，并根據用戶要求產生產量的各種曲線報表；在設備管理中提供了設備數據的維護及數據管理的各項報表。
上述實施例中人機交互的界面形象生動，直觀，友好并且方便操作，以圖形化、多媒體化的方式實現(xiàn)了用戶與數據之間的有效溝通。
優(yōu)選地，在上述的測控監(jiān)視系統(tǒng)中，現(xiàn)場設備是抽油機。
圖11示出了根據本發(fā)明的一個實施例的抽油機的機械結構圖，該抽油才幾為有4干抽油才幾，包4舌吸入閥121、泵筒122、 ^主塞123、排出閥124、抽油桿125、油管126、套管127、三通128、盤根盒 129、驢頭104、游梁108、連才干130、曲柄131、減速箱132和動力機133。從有桿抽油枳i機械結構可知該結構是一種變形的四連桿才幾構，其整機結構特點像一架天平，一端是抽油栽荷，另一端是平衡配重載荷。對于支架來說，如果抽油載荷和平衡載荷形成的扭矩相等或變化一致，那么用4艮小的動力就可以4吏抽油才幾連續(xù)不間斷地工作。
也就是說抽油機的節(jié)能技術取決于平衡的好壞。在平衡率為100% 時電動機提供的動力僅用于提起1/2液柱重量和克服摩擦力等，平衡率越低，則需要電動機提供的動力越大。
理論上講有桿抽油裝置必須采用平4軒裝置，其重量近似等于抽油桿在液體中的重量并加上液體重量的一半，當平衡適當時，電動機在上沖程和下沖程時所做的功近于相等。若電動機上沖程所做的功較多的大于下沖程所做的功，說明平衡不夠，要增加平衡重量或增大平衡半徑R;反之，則應減小平衡重量或平衡半徑R。
但工作時始終處于平衡狀態(tài)的抽油機是沒有的，這是因為生產過程中地層情況、油井情況及油井工作制度的改變都會石皮壞抽油枳i 原來的平衡。因而在油井生產過程中要定期檢查和及時調整抽油枳j 的平衡。
抽油機調平衡是優(yōu)化抽油機系統(tǒng)運行狀態(tài)、節(jié)能降耗、提高系統(tǒng)效率和設備運行壽命的重要管理環(huán)節(jié)。工程上抽油機工作時的平衡度應保證在85 %以上
優(yōu)選地，在上述的測控監(jiān)^L系統(tǒng)中，通信才莫塊通過RS485總線與遠程終端控制模塊相連接。
在井叢通^f言結構中，采用以太網虛擬串口結構，通過以太網虛擬串口i殳備206將一個井叢中的多個井口 RTU組成一個基于RS485 總線的局域網。以太網虛擬串口設備與無線網橋相連后與中心構成無線局域網。井口 RTU基于RS485總線的通信協(xié)議提供ModbusRTU, BDRPRTU等協(xié)議。通信速率/人9600bps到115200bps。而
對于無線局域網之間4是供透明的通信結構，通信速率可達到 4Mbps。
圖12示出了根據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)視系統(tǒng)中遠程終端控制模塊的接口示意圖。
該遠程終端控制模塊采用RISC CPU作處理器，接收來自荷載才企測、4立移檢測、壓力1檢測、溫度14企測、壓力2檢測、上下4亍程死點檢測、過零4企測與相與電路的輸入信號，通過AD擴展電路得到溫度2 4企測、相電流檢測以及相電壓檢測的輸入信號，并輸出用于變頻控制的PWM信號以及用于抽油才幾控制的啟停信號，在相關接口上還連接有RS485通信電路、內存擴展電路、語音錄放電路以及地iih譯石馬電i 各。
圖13示出了根據本發(fā)明的一個實施例的測控監(jiān)視系統(tǒng)的總體結構圖，其清楚、明顯地示出了遠程終端控制模塊10、通信模塊 20和監(jiān)控中心30之間的連接關系多個地理位置較近的遠程終端控制才莫塊10構成一個井叢120,且通過RS485總線連4妾到對應的通信模塊20,通信模塊20再通過無線網橋連接到監(jiān)控中心30。要實現(xiàn)監(jiān)控中心30和井叢120之間這種一點對多點的星狀結構，需要在監(jiān)控中心30中建立一個360度角的全角網樹第二無線網橋)，并在通信模塊20中建立一個定向角度的網橋(第一無線網橋)。
基于以太網虛擬串口的結構構建的基于RS485總線的局域網，將》也理4立置凈交近的井口 RTU《且成為一個RS485總線的局^或網，一個局域網中只需一臺與監(jiān)控中心通信的無線設備，這樣大大減少了井口 RTU設備的安裝成本。選用點對多點的無線網橋可將傳輸速率才是高至4Mbps，保證了通信的速率和實時性。從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下
技術效果
1、可統(tǒng)一實J見井口i殳備管理的日常管理、其它4企測以及#:才居管理等井口設備管理的三項任務，并使三項任務中的數據得以共享，降低了人工成本，提高了采油的工作效率和管理的科學性。
2、通過4企測角4立移々立力來4企測抽油才幾示功圖位移，降^f氐了測量成本，提高了測量的可靠性；
3 、利用易于4企測的常^見電路運4亍參凄t來間沖妄檢測4由油枳4幾才成平衡度，簡單易行，降低了測量成本；
4、構建基于以太網虛擬串口結構的RS485總線局域網，每個局域網中只需一臺與監(jiān)控中心通信的無線設備，大大降低了井口 RTU設備的安裝成本；選用點對多點的無線網橋，可將傳輸速率提高至4Mbps, 4是高了通信的速率和實時性。
以上所述^又為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā) 明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種用于油井口的測控監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，包括遠程終端控制模塊、通信模塊和監(jiān)控中心，其中所述遠程終端控制模塊，用于采集現(xiàn)場設備的信號以及根據由所述通信模塊傳來的控制信號控制所述現(xiàn)場設備；所述通信模塊，用于把所述遠程終端控制模塊采集的信號傳輸到所述監(jiān)控中心，并把所述監(jiān)控中心發(fā)出的所述控制信號傳輸到所述遠程終端控制模塊；所述監(jiān)控中心，用于分析所述遠程終端控制模塊采集的信號，并發(fā)出所述控制信號。
2. 根據權利要求1所述的測控監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述遠程終端控制模塊具體包括測控單元，以及分別連接到所述測控單元的變頻器、橋式應力片荷栽傳感器、位移傳感器、數據監(jiān)測單元、供電單元、地址編碼單元、電流互感器和電壓互感器。
3. 根據權利要求2所述的測控監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述遠程終端控制纟莫塊還包括語音錄》文單元，其與所述測4空單元相連4妄。
4. 才艮據4又利要求2所述的測控監(jiān)^L系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻器通過RS232通信總線與所述測控單元相連才妄。
5. 根據權利要求1所述的測控監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述通信沖莫塊具體包括第一集線器，以及分別連接到所述第一集線器的第一無線網橋和以太網虛擬串口；殳備。
6. 根據權利要求5所述的測控監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述通信模塊還包括視頻監(jiān)視器和視頻編碼器，其中所述纟見頻監(jiān)^L器與所述^L頻編碼器相連才妻；所述視頻編碼器與所述第一集線器相連接。
7. 根據權利要求1所述的測控監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控中心具體包4舌第二集線器，以及分別連接到所述第二集線器的服務器和第二無線網橋。
8. 根據權利要求1所述的測控監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控中心還包^舌；現(xiàn)頻PC才幾和-見頻解石馬器，其中所述4見頻PC ^L與所述3見頻解碼器相連4妄；所述視頻解碼器與所述第二集線器相連接。
9. 根據權利要求1所述的測控監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述現(xiàn)場設備是抽油才幾。
10. 根據權利要求1所述的測控監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述通信模塊通過RS485總線與所述遠程終端控制模塊相連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于油井口的測控監(jiān)視系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括遠程終端控制模塊，用于采集現(xiàn)場設備的信號以及根據由通信模塊傳來的控制信號控制現(xiàn)場設備；通信模塊，用于把遠程終端控制模塊采集的信號傳輸到監(jiān)控中心，并把監(jiān)控中心發(fā)出的控制信號傳輸到遠程終端控制模塊；監(jiān)控中心，用于分析遠程終端控制模塊采集的信號，并發(fā)出控制信號。本發(fā)明克服了現(xiàn)有的井口RTU只能實現(xiàn)對井口設備的日常管理，而不能實時處理對油井采油工藝的選擇有重要依據的數據，導致采油的工作效率較低的問題。
文檔編號E21B47/00GK101525994SQ20091008156
公開日2009年9月9日申請日期2009年4月13日優(yōu)先權日2009年4月13日
發(fā)明者徐仁佐, 翁惠輝申請人:北京龍鼎源科技有限公司

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