基于物联网技术的螺杆泵运行状态数据远传系统*

2014-03-08齐凤河邹佳祥成宝芝

油气田地面工程 2014年9期

关键词：螺杆泵大庆油田局域网

齐凤河邹佳祥成宝芝

1大庆师范学院物理与电气信息工程学院 2大庆油田信息技术公司

基于物联网技术的螺杆泵运行状态数据远传系统*

齐凤河1 邹佳祥2 成宝芝1

1大庆师范学院物理与电气信息工程学院 2大庆油田信息技术公司

以螺杆泵运行工况为研究对象，结合大庆油田的生产实际，以电参数诊断法为基础，提出了一种基于物联网技术的螺杆泵采油数据远传系统。本系统采用高性能的微控制器作为远端监测模块的控制和通信核心，利用Zigbee技术构成无线传感器网络，再利用现有的油田计算机局域网形成远程监测网络。系统能快速、准确地测出螺杆泵井运行的电参数和热工参数，及时诊断螺杆泵灾难性故障；能根据测得的电参数、流体参数自动对螺杆泵电机进行单机无功功率补偿，提高采油效率。

Zigbee技术；以太网；螺杆泵；监测；参数

大庆油田螺杆泵采油系统由于其独特的优势而被广泛应用。螺杆泵油井的故障诊断与监控技术一直都是国内外采油工程技术和科研人员的一个重要的研究课题。电参数诊断法具有良好的螺杆泵运行参数监测能力。因此，以螺杆泵运行工况为研究对象，结合大庆油田的生产实际，以电参数诊断法为基础，提出了一种基于物联网技术的螺杆泵采油数据远传系统。

1 远传监测系统

远传监测系统是在对现有油田油井分布情况全面了解基础上，充分利用已有计算机局域网资源的有效方案，是对现有螺杆泵井安全运行和维护进行改进的一种良好手段。本系统采用高性能的微控制器作为远端监测模块的控制和通信核心，利用Zigbee技术构成无线传感器网络，再利用现有的油田计算机局域网形成远程监测网络。

2 远传网络中心单元

远程数据传输网络主要由Zigbee无线传感器网络和油田局域网构成，它们连接的节点位于油田的中转站。因为目前在大庆油田各个中转站都实现了油田计算机局域网的覆盖，而中转站所管理的螺杆泵井基本上都在5 km的范围内，所以利用Zigee无线传感器网络是可行的。这样通过STM32F103RBT6微控制器实现Zigbee网络和油田计算机局域网间的数据交换，也就是将Zigbee无线传感器网络得到的各个单井参数，通过由STM32F103RBT6微控制器为核心构成的网关实现将Zigbee数据包转化为以太网的TCP/IP协议数据包，实现数据在两个协议之间的双向传输，通过建立的两者之间的透明传输通道，完成Zigbee技术和以太网互通，从而实现对各单点螺杆泵井现场工况数据的监测和远程控制。

3 系统软件平台设计

管理中心软件系统分成三个部分，由管理功能子系统、参数监测子系统和故障诊断子系统组成，主要用VC＋＋6.0和SQLServer2000数据库进行开发。VisualC++是Microsoft公司推出的一种功能强大的可视化应用程序开发工具，是计算机界公认的最优秀的应用开发工具之一。

螺杆泵井运行参数监控管理中心监控管理系统的工作是以数据采集、数据分析和工况诊断为核心的。首先对油井运行参数进行采集，再根据对运行数据的分析，对可能发生的故障进行诊断，编制数据库，对油井的工作参数进行增加、修改、保存。将每次测试数据及诊断出的故障保存在数据库中。建立现场监测数据库，研究开发螺杆泵智能分析系统。分析采集数据，总结已有模型，建立适合大庆油田的智能分析控制系统，对螺杆泵的运行工况进行预测和判断，给出最优设置参数。智能分析系统通过获取连续测试数据，绘出电压、电流、油压、套压、转速和扭矩等基本曲线，利用多元统计方法研究各种电参数的综合最佳图示和友好的人机交互界面，其从根本上克服了电流法、扭矩法、蹩压法中测试时间短，故障发生后其所测电压、电流、扭矩等参数变化不明显，故障一时难以诊断的缺点，增加了螺杆泵工况诊断的准确性和可靠度。根据采集数据进行分析建模，设计智能专家系统，对螺杆泵可能出现的运行故障进行预测和判断，及时进行参数调整和报警，在故障萌芽状态将其解决；并结合区块地质数据，在多井数据综合基础上给区块规划提供参考建议。