贾展鹏

摘要：天然气作为我国的清洁化能源，人们对其依存度液越来越高，随着苏里格气田的大规模开发，开发管理企业面临的管理难度也越来越大。目前作业区管辖范围广，地理跨度大，交通条件相对不太便利，沙漠腹地工作环境恶劣，采气工作人员劳动强度大，设备监控效率并不高。随着气田发展，我们也开始提出物联网条件下的智能化气田监控，数字化时代的到来，对研究实时监测和智能化控制系统的研究提出迫切要求。

关键词：天然气;范围广;监控效率;智能化

一、采气工艺监控需求分析

（一）井场数据采集现状

（1）现有无线远传信号不稳定，数据上传效果差;

（2）存在井场套压、气体检测数据未能自动上传功能，巡井工作强度依旧很大;

（3）数据采集受无线信号传输影响，并且数据准确度存在一定的偏差，不能正确直观显示。

（二）监控系统需求分析

根据我厂现有情况，结合目前数据监控现状，对现有气田井场监控进行改造。主要考虑气井生产实时监控，监控数据采集对生产有无直接影响，气井所处环境恶劣，能否满足正常生产工况，生产现场安全隐患突出，对井场的安全状况进行可靠、准确的监视是气田安全生产的保障。

（三）主要监控数据

（1）压力数值

主要监控油管压力、套管压力，利用那个无线压力传感器进行采集。油压显示是气井生产状况的直观表现，油压高，则气井供液能力强，相反则比较弱。套压是指气井油套环形空间的压力，同样由无线压力采集器采集，它的大小反映环形空间压力大小。

（2）温度

温度监测主要是对气井生产冻堵情况的预防。

（3）流量

流量监测主要是对气井供气流量变化的监控。

（4）泄漏气体浓度。

我厂存在高硫气井，气井泄漏气体检测是主要安全监控措施，通过对环境气体浓度的检测进一步确保现有环境是否具备安全作业条件。

（5）视频图像

建立图像传输，进一步对分散广阔，偏远的井、站进行监控，从而进一步降低采气工人力劳动强度。

（6）截断阀

截断阀门远程操作，是自控系统执行器，该单元在接收到中央控制中心指令后，自主进行开启、关闭操作，进一步实现对输送管道中气体的通断实现控制。

系统功能需求

对目前井场生产数据及环境状况进行采集，将采集数据通过井口RTU远程传输监控中心。并且对现场数据进行采集、分析、处理、进一步实现数据、环境信心在中央处理器中的管理，从而提高生产决策的及时性和准确性，从而达到对井场的智能化管理的目的。

二、基于物联网条件下的主要系统功能：

（1）生产数据实时采集

实时采集井场气井油压、套压、井口温度、流量、泄漏气体浓度等，实现生产过程参数统一监视、生产运行数据统一管理等功能。

（2）生产过程控制

过程管控是物联网环境下的重要安全操作控制，该功能能够在气井出现异常高压及低压的异常情况下，进一步实现远程关闭截断。高压安全截断，低压实现远程开关气井。

（3）生产环境安全状态监控

环境安全监测，针对高含硫气井硫化氢气体监控、监测。并通过远程监测数据及时评估作业环境的安全程度，下发操作人员安全作业指令。

（4）生产现场视频监控

采用视频监控代替人工巡视，及时了解现场情况，提高安全巡检的效率和可靠性。

三、智能化气田监控系统硬件实现

结合总体气田监控系统方案，对气田井场现场、传输网络、监控管理中心进行有效集成。

（一）数据采集与控制子系统组成

数据采集与控制通过气井井场现场的采集传感器、井口控制器 RTU 和其它辅助设备组成，良好的采集传感器及完备的井口控制器进一步决定了系统的稳定性及可靠性。

（二）数据采集控制子系统配置

（1）温度、压力无线传感器

无线压力传感器 P102-T、无线温度传感器 T101-F，由电源模块、采集处理模块、无线收发模块及存储模块组成，集检测传感器、ZigBee 无线射频技术、路由技术为一体的新型传感器。

传感器内部集成 A/D 转换器的MSP430F149 单片机，A/D 转换器的输入端接有信号调理电路模块，信号调理电路模块由依次相接的放大电路和滤波电路模块组成，放大电路的输入端接有压力或温度传感器。[1]

（2）硫化氢泄漏检测传感器

BX-XP-913H检测仪运用当前最先进的微电子处理技术，通过 32 位微处理器和 24 位数据采集器后，多次进行全量程的温湿度补偿，然后用高纯度的标准气体进行标定校准，指示精度0.1ppm;指示范围 0～100ppm;可直接输出模拟电流 4～20mA，模拟电压 0.4～2V、0～5V，可快速、准确地检测目标气体，无零点漂移，抗干扰能力强，含有最高三防设计：防高浓度过载、防人员误操作、防雷击，使其即使在恶劣的环境下，也能安全使用。[1]

（3）LGX 楔形流量计

LGX 楔形流量计，是一种新型差压流量测量传感器。当流体通过流量计流件时，下流流体产生压降，压降的大小与通过管道的流量或流速在一定的雷诺数范围内遵循能量守恒定律——伯努力方程和流动连续性方程，管道中的瞬时流量与在 V 型节流件上、下游取压口处所测得的差压的平方根成正比关系，所以只需要上下游取压口的差压值，就可以求出流过管道的流量或流速。[1]

（4）视频服务器

智能化监控系统采用 BNC-IPV800HDW 视频服务器。H.264 视频压缩技术及 OggVorbis 音频压缩技术将视频图像进行压缩、分析等预处理，并将处理之后的视频数据转换为交换机可以接受的网络数据模式，经交换机转无线网桥传输至监控管理中心。

结论

本文针对气井生产监控系统需求功能方面进行了简单分析，通过气井管理现状，进一步分析系统需求。并且根據系统需求简单介绍实现数据采集及集中监控的硬件构成，从温传、压传、流量计、视频服务几个方面进行配置，采用现场传感器、一体化高速云台摄像机、井口控制器RTU 等设备构建了信息采集系统;利用无线网桥实现信息传输;搭建服务器构建监控管理中心。系统以物联网三层构架为基础，完整的搭建了智能化气田监控系统硬件平台，确保了远程数据传输的实时性和可靠性。

参考文献：

[1] 梁宝娟，高志亮.物联网技术在数字化井场建设中的应用[J].西安邮电学院学报，2010，15（6）：88～93.