吉万成 李国娜 侯泽森 周俊龙

（1.中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司；2.中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司油气工程研究院）

迪那 2气田位于库车坳陷秋里塔格构造带东部，属于高温、高压凝析气田，是在塔里木盆地发现的第二个地质储量上千亿m3的大气田。迪那2气田气井群分布在中央处理厂周边10～23km范围内，地势南低北高、起伏较大，平均海拔高度1 299m，高差约150m。地表呈雅丹地貌，分布有山洪冲沟，区域内基本无植被分布，仅在较大冲沟、沟谷地带分布有极少量的旱生灌木和灌丛。

迪那 2气田井站均为无人值守，通过 SCADA（数据采集与监控）系统实现对单井和集气站的统一监控，同时，在紧急情况下需要完成远程关井操作。因此，可靠的数据传输对气田的平稳运行尤为重要。该气田SCADA系统采用光传输通信系统为主要通信链路，光缆线路与集气管道同沟敷设。为保证数据传输的可靠性，通常采用物理环网。近年来，无线传输技术已在油气田行业得到了广泛应用，无线链路投资低、建设周期短，且不受冲沟等恶劣地理环境条件限制，施工难度较低。因此，迪那2气田采用无线通信系统为备用通信链路，当光传输链路出现故障时，系统立即切换至备用链路，以保证数据传输的安全性和可靠性［1-2］。

1 无线传输系统架构

1.1 中心站设置

迪那2气田采用Canopy（无线宽带接入）系列搭建无线传输系统，使用5.8GHz开放频段。Canopy有SM（用户端模块）、AP（接入点模块）和BM（回传模块）3种基本模块类型，具备点对点和点对多点2种工作模式。

建设初期，迪那2气田共建设有3个集气站和23口单井。根据单井地理位置分布以及电磁环境及通路的测试结果，选择4个高点布置中心站，每个中心站覆盖一定区域范围内的集气站和单井。其中，2号、4号中心站就近依托DN2-2集气站和DN2-3集气站建设，1号、3号中心站就近依托单井建设。单井与中心站之间采用点对多点方式通信，中心站与中心站及中心站与中央处理厂之间采用点对点方式通信。

1.2 数据传输

井场RTU（远程终端控制系统）采集井场数据并上传至中心站，中心站对数据进行处理打包后，上传至中央处理厂。同时，中央处理厂下发的控制信号先经过中心站，再由中心站下发至所辖井场。

由于1号、3号中心站所辖单井均集输至DN2-2集气站，而2号中心站设置于DN2-2集气站内，因此，为与集输系统整体架构一致，以方便生产管理，1号、3号中心站的数据先汇至2号中心站，再由2号中心站统一与中央处理厂进行通信。4号中心站设在DN2-3集气站内，直接与中央处理厂进行数据通信。

2 设备配置

2.1 带宽需求

每路无线连接可同时传输数据、控制信号、视频图像和语音信号，带宽需求为每路 1.5Mbit/s。Canopy系统中心接入设备有10M和20M两种，上行带宽最大分别为6Mbit/s和11Mbit/s。因此，一个10M的中心接入点最多可同时接入4路图像和数据流，一个20M的中心接入点最多可同时接入7路图像和数据流。建设初期，每个中心站覆盖井数为5～7口，考虑到每个中心接入设备覆盖角仅为60°，为保证接入设备能覆盖到所有单井，1号、2号、3号中心站各配置2个10M接入点，4号中心站配置3个10M接入点。

2.2 天线设置

Canopy系统要求视距传输，天线挂高不够时将造成通信上的阻挡，系统性能会大幅降低，甚至链路之间无法通信。因此，为保证系统的稳定性及可靠性，天线挂高需满足视距要求。根据地形数据，同时，考虑到菲涅尔半径引入的附加损耗，4个中心站和中央处理厂天线挂高均为30m。

2.3 频率规划

Canopy系统具有1～3dB的低C/I（载干比）值，同时，采用 GPS（全球定位系统）时钟同步、定向天线等多种技术提高系统的抗干扰能力。Canopy系统支持6个无干扰的信道，每个信道带宽为20MHz，无线模块允许以 5MHz为间隔来选择频率。在同址安装其他设备时，可根据互用性来制定频率规划，使用6个不重叠的信道，如，分别使用5 735MHz、5 755MHz、5 775MHz、5 795MHz、5 815MHz和 5 840 MHz共6个中心频点。

无线网络建设中，每个中心站使用2～3个AP组成一个接入点集群。每个中心站最多只需要使用3个频点，如，5 735MHz、5 755MHz、5 775MHz，每个频点做二次复用就可以正常工作，其余3个频点可作为点对点回传设备的工作频率。

3 无线与有线的并行通信方案

使用有线链路时，井口的RTU数据通过交换机的 2M中继与集气站进行数据交换，有线网络在集气站通过交换设备对各单井的 2M链路数据进行打包、处理、转换后，将数据上传至中央处理厂［3］。加入无线链路后，在中心站与井口之间易出现通信环路，引起网络的阻塞。因此，在井口RTU、中心站及中央处理厂路由器设备端分别加入交换机，予以阻断无线与有限网络相同数据包之间的通信。

中央处理厂中心控制室内设置无线链路检测工作站。在无线设备未参与通信时，可通过SNMP（简单网络管理协议）对无线设备进行链路检测，当备份的无线通信链路出现故障时，工作站将发出警告信息，通知维护人员进行检修。

4 结语

迪那2气田投产初期，有线链路在调试过程中多次出现故障，此时，通信系统自动切换至无线链路，保证了气田的正常生产。同时，无线通信扩展了迪那2气田数据网络的覆盖范围，对于迪那2气田后续进入集输系统的单井，可先采用无线通信实现单井的远程监控，以达到快速投产的目的。到有线接入系统建成投用后，再将有线通信作为主链路，无线通信作为备用链路进行通信，以提高高压气田无人值守井站远程监控的可靠性。

[1] 黄卫华,方康玲,陈国年.基于 SCADA和无线通讯的工业远程监控系统[J].武汉科技大学学报,2005,28(3): 282-284.

[2] 牟兆泉.无线通信技术在 SCADA系统中应用的研究[J].中国制造业信息化,2007,36(13): 50-53.

[3] 齐友,马向阳,伍藏原,等.迪那2气田SCADA系统并行通讯的实现[J].油气田地面工程,2011,30(5):63-65.