油田丛式井组远程自控井口加药装置研制与应用

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1、油田丛式井组远程自控井口加药装置研制与应用田殿龙1,2杨仓海1,2李永清1,2樊晨1,21长庆油田油气工艺研究院陕西省西安市7100182低渗透油气田勘探开发国家工程实验室陕西省西安市710018摘要：为了有效克服油井清防蜡剂人工添加存在的劳动强度大，动用人员车辆多，遇雨雪天气对路况差及偏远井加药无法保证等弊端，研制了一种适合于油田丛式井组的远程自控多井井口加药装置。该装置以MSP430超低功耗单片机为自控核心，控制多路电磁阀岛和高压计量柱塞泵来实现了井口加药的无线自动化远程控制。具有加药记录数据的采集和远传，一机多井加药，低液位报警，断电自动恢复等功

2、能。现场试验表明该装置的应用使人员上井间隔由原来的3-5天延长至15-30天，高套压油井加药时间缩短一倍以上，提高了劳动效率，降低了运行成本，延长了油井检泵周期，具有良好的社会经济效益。关键词：油田丛式井组；清防蜡剂;井口加药;远程自动化；一机多井；油田数字化中国石油和化工自动化第十一届年会学术论文集(3)压力保护功能，当出口阻塞或套压异常时，可自动开通回流阀打循环，使阀体免受高压影响，出现安全事故。(4)耐高压、整体化、结构简单、维护方便。3141药箱进口过滤2磁翻板液位计3药箱4天线5药箱出口过滤6药箱盖7控制面板8回流阀9多路电磁阀岛10高压电磁

3、球阀1l泵压力表12阀岛出液口13高压计量泵14排量旋钮图l油田丛式井组远程自控井u加药装置结构图图2远程井口自控加药装置井口连接示意图图3多路电磁阀岛结构简图2．2远程控制系统设计图4为井口加药装置通信系统示意流程图，随着长庆油田数字化建设推广，为了满足油井功图计量和视频监控等数字化设备的需要，目前长庆油田丛式井场都安装了无线网桥天线，实现了井场到站点的无线通信，整个油区组建了油田局域网，这就为油井井口加药的无线远程自动控制提供了可靠的通信基础。加药装置内置的通信模块能使加药装置与井场无线网桥之间的无线通信，而通过网络协议转换器MOXA5110则可将

4、井场网桥接收到的远程控制端网口指令转变为加药机可以识别的串口指令，从而实现远程控制端和井场加药机之间的无线通讯。串口信号网络协议转换器无线通信模块串口信号网口信号lI网口信号指令II加药记录远程控制端指令—--——-———————◆井场网桥井场加药机图4井口加药装置通信系统示意流程研究设计及应用图5为井口加药装置控制部分硬件设计框图，油田丛式井远程自控加药装置中的RTU控制器以MSP430低功耗单片机为核心，通过自主研发的基于uCOSII的嵌入式实时操作系统控制多路电磁阀岛上的高压电磁球阀和高压计量柱塞泵，从而实现油田丛式井组的井口加药的自动化控制和一

5、机多井加药。其远程液位显示采用的是浮球式的干黄管测量液位信号，当液位过低时，单片机控制柱塞泵停止工作，并将报警信号通过无线通信系统发送至远程控制终端显示器上，提醒工作人员添加药液。该装置能在远程控制终端实时显示加药机工作状态、网络状态等。当系统工作时，根据井口加药量的需要预先设置好柱塞泵排量，单片机可根据远程控制端指令自动控制柱塞泵和高压电磁球阀的工作时长和停止时长，实现给指定井口的加药。RTU控制器技术特点：(1)模拟量输入AI*3路；(2)全隔离继电器开关量输出DO*IO路；(3)通信接口RS一232／RS一485*2路；(4)多通信模式和接口；(

6、5)具有内部嵌入的工作模式，即使外部网络不通的情况下均可脱网正常执行加药；(6)适应一40—85"C的环境温度及油田环境的工作电压，多重防死机、死循环机制，确保系统的可靠运行。圈日圈圈圜圈日圈臣圜∞臣回∞[堕口O图5井口加药装置控制部分硬件设计框图2．3加药工艺流程(油田丛式井组远程自控井口加药装置工艺流程图如图6所示)现场人员无需上井场，只需在集输站点远程控制终端E通过远程控制软件将设置好的加药参数以指令的形式，通过油l匿的无线网络发送到选定的井场，经井场网桥转发至加药机，加药机通过其无线通信模块接收到指令，加药机的RTU控制器依据指令要求的加药量和

7、加药时间自动控制相应继电器的吸合，从而使指定的电磁阀电源接通使之处于开启状态，并使高压计量泵动作，从而实现的加药的远程自动控制。同时，加药机RTU将采集到的加药记录和药箱液位数据通过无线网络远传至集输站点终端，从而实现井口加药数据的采集、监测和控制。2．4主要技术指标(1)加药装置最大管辖井数：8口；(2)加药泵排量：0—20L／h(可调)；(3)最高工作压力：4．0MPa；(4)工作环境温度：一40℃一十85；(5)控制方式：远程自动、远程手动、本地手动：(6)供电方式及功耗：380V三相电，380W。570中国石油和化工自动化第十一届年会学术论文集

8、口图6油田丛式井组远程自控井口加药装置工艺流程图3现场试验及效果评价3．1现场试验截止目前，已