孙耀杰+马晓峥+左兆辉

摘 要： 阐明了在油井作业过程中油杆载荷测量的必要性，并针对一般油田地区环境的特殊性，提出了采用基于ZigBee技术的无线监控系统，既解决了复杂的现场布线、地理环境干扰、组网困难、扩展性差等问题，又实现了低功耗、低成本的远程无线监控，这对油井抽油杆的故障判断和油田的高效生产管理有着重要意义。

关键词： 油井； 载荷监测； ZigBee； 无线监控

中图分类号： TN911?34； TP29 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）03?0094?03

Design of the ZigBee?based load monitoring system for oil well

SUN Yao?jie， MA Xiao?zheng， ZUO Zhao?hui

（School of Information Engineering， Hebei University of Technology， Tianjin 300401， China）

Abstract： The necessity of load measurements of the sucker rod in the operating process of oil wells is expounded. A wireless monitoring system based on ZigBee technology is designed for the particular environment of the general oilfield region. The system solved many problems， such as complex field wiring， geographical environment interference， difficult networking and poor scalability. It also can realize the remote wireless monitoring with low power consumption and low cost， which has important significance to the judgment of the sucker rod failure and efficient production management of oilfield.

Keywords： oil well； load measurement； ZigBee； wireless monitoring system

0 引 言

在抽油机采油过程中，抽油杆要承受液柱的重力、惯性载荷、摩擦力等沿轴向的拉伸或拉压交变载荷[1]，如果这些载荷超出抽油杆的承受范围，油杆很容易脱断失效，这将大大增加油井的生产难度，进而影响生产进度。因此对油井抽油杆载荷数据进行采集并分析，能够做到有备无患。并且到油田开发中后期，油井产能降低，产出液含水量或杂质量较高，这时根据采集的载荷数据绘成的示功图将能够直观反映出这些问题。这对油井的安全、高效生产有重要意义。

ZigBee技术[2]目标是让低成本终端能够通过免费频段进行低数据率数据通信和无线网络组建。其性能优势主要有：采用AES?128加密算法，三级安全模式保障数据通信安全；采用碰撞避免机制，为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突，通信稳定性高；网络容量大，一个 ZigBee网络可以容纳最多254个从设备和一个主设备，一个区域内可以同时存在最多100个网络，组网灵活，扩展性好。……