浅谈RTU 在油田数字化建设中的应用

2021-09-10文竞晨

油气·石油与天然气科学 2021年7期

文竞晨

摘要：随着油田数字化建设工作的不断推进，RTU作为单井生产数据采集单元，被广泛的应用于井、间油田数字化建设中。RTU的投用，在实现了井、间生产数据远程调控的同时，提高了单井巡控效率，方便日常井间管理，在提升生产安全性、便捷性方面效果明显。为了解RTU的工作原理、安装使用情况，本文主要通过对RTU的工作原理、结构功能、应用情况进行研究介绍，为今后在油田数字化建设中关于RTU控制系统的应用、维保等工作提供参考。

关键词：油田数字化;RTU;传感器

引言

国内油田目前处于智能化快速发展时期，中、小型站场也已经实现自控系统的全覆盖。但在油田井场建设方面，数字化、自动化建设还未实现，大部分生产数据录取还需要依靠人工取样完成。在消耗大量人工成本的同时，人工读取在及时性、准确性等方面都无法保障，给油田生产运维工作带来了较大的经济负担和安全隐患。实现单井生产的数字化、智能化迫在眉睫。20世纪80年代中期，国外一些厂家利用其在数据采集转换及通信方面的优势，采用单片机技术推出了远程测控终端系统（RTU），通过RTU 与上位计算机构成简单的SCADA系统。90年代末，我国开始了解RTU系统，而直到21世纪国内才真正意义上引入RTU系统，国内部分石油自动化研究所在消化吸收国外产品技术的同时，也相继推出了以单片机为主要形式的自主品牌RTU设备。随着RTU技术的不断成熟、应用领域的不断拓展，在油田SCADA系统中，选择一个传输及时、性能可靠、运行稳定的 RTU 势在必行。

一、RTU工作原理

RTU结合传感器，借助 4G/3G/2G 网络运营商（中国移动、联通或电信）现有的无线网络将传感器采集的数据入网并传回指定的数据中心;它也能通过 LAN 口直接借助现有的有线网络资源，将传感器采集的数据入网并传回指定的数据中心，可以说RTU既能适用野外远程监控，又能用于近距离大数据（通过 LAN 口）传输，既能通过无线射频模块组成无线传感网络，又能通过 RS485 口或 CAN 口组成分布式测试系统。

1、RTU的架构

RTU主要是由以下三种不同的集成电路模块组成：

第一块为电路模板，这个电路是独立电量采集模块，它主要用于交流电量的采集，这个电路上有两个原件，一个是三相四线制/三相三线制多功能芯片，其内置电压可用来监测电路，保障上电和断电时的稳定工作，另一个是独立的MCU单元也就是微型单片机控制单元用来保护电参的独立性，稳定性和可靠性。

第二个电路模块为独立主板模块，用于RTU自身的故障诊断分析，其独立主板的接口采用MINI PCI-E也就是无线网卡接口，而CPU芯片具有300M的运行能力，而且时钟的速度很快，可达到150MHz，支持SRAM也就是静态存储单元和外部I/O器件，以及5个片选信号，同时主板的存储能力也很强，具有512M的存储量，并且再断电后也能保持CPU一段时间内供电，将文件进行保存，这就保证了厂内报表输出的实时性和准确性，而其4G网络硬件单元，可用于支持全网网络传输，其插孔式和贴片式可以灵活将适用射频板直接集成，方便适用，提高产品硬件的集成度，

第三个模块为扩展模块，由保护被测试电路对象和AI采集电路这两个电路组成，可以减少环境干扰对信号的影响。

1、研究原则

为保证系统安全高效的工作，需满足以3下个原则：

（1）安全性、可靠性与稳定性的实现，尤其是要有可靠稳定的运行保护、数据采集、控制

（2）实现系统设备之间的良好数据通信;

（3）环境适应能力良好，满足油田生需要。

2、RTU 系统设计

2.1 控制系统组成

远程测控系统（RTU）是构成综合自动化系统的核心装置，通常由指令控制器（CPU）及數据输入输出模块（DI/ DO）、模拟量输入输出（AI/AO），数据通信部分、电源部分及辅助部件与柜体组成， RTU 控制系统控制柜外如图一所示。

2.2 主要功能

为保证系统正常工作， RTU 必须满足以下 5项功能：

（1）数据采集：采集压力、流量、位移、载荷、冲次等;