电泵井下远程智能传输系统的探讨

于目才 

摘要: 潜油电泵井下监测系统可以实时监测潜油电泵的各种重要统计数据，该系统可以实时记录井下的压力、温度、电流、电压，并能把在线数据传输到手机或电脑上，管理人员可借助于该系统对电泵运行情况进行分析。达到有效管理电泵井现场运行的目的。这样解决了现场录取资料和远程控制异常的问题。

关键词：数据、温度、压力

自1989年中原电泵公司即机械采油技术服务中心成立以来，开展了ODI、森垂等系列产品的研究与开发.目前，形成了107、114系列产品，满足了油田生产需求.三十年来，伴随着智能化的开发应用，电泵智能化研究也在不断推进，并取得了新的进展，井下监测系统技术的研制方面填补了历史空白。目前抽油机井全面实现数字化油田管理模式，电泵井管理方面生产信息化建设相对滞后，生产运行管理效率低，在工况数据采集、故障预警处理等方面及时性差。为实现井下运行情况及时把控, 电泵技术人员进行研究.

该系统从电泵井井下运行参数的采集以及数据远程传输两个方面，研发出一套耐高温井下监测系统，形成一套具有知识产权的数据在线监测、远程智能控制系统。井下监测系统通过地下采集和地面处理系统的集成，把电泵机组井下运行参数，比如温度、压力等参数，以及地面PCC中的电流、电压等运行参数通过无线远程信号传输方式发送到服务器，再分别发送给网页、手机及微信。如实地展现在信息化平台上，实现生产井工作状态动态管理。

    电泵井井下监测与数据远程传输系统包括：井下监测系统和数据远程传输系统。井下监测系统分为井下数据采集单元和地面数据处理单元，井下数据采集单元安装在井下两三千米潜油电泵的最下端，主要包括信号采集、调理、传输以及密封保护壳体。地面数据处理单元位于地面，主要包括信号采样、数据处理、显示、供电等。设计方案包括信号传输方案、井下数据信号的采集与处理、地面数据处理单元的信号采集与处理、井下采集设备机械设计。

（1）井下数据采集单元

井下数据采集单元主要由传感器信号调理与转换电路及密封保护壳体两部分组成，主要功能如下：

①将电机星点处的直流电压转换后为传感器及调理电供电；

②通过传感器完成信号采集；

③将采集的信号调理到合适的电压范围；

④将参数信号形成固定的时序，按固定的帧格式传输；

⑤将电压信号转换为电流信号并通过井上井下的串联回路传输；

⑥ 保护传感器及电路在高温高压及强腐蚀的井液环境中稳定工作。

   a信号调理电路

信号调理电路的功能就是将信号电压放大到1至2.5V之间。包括信号检测及信号调理电路、时序选通控制电路、电流电压转换电路、绝缘测试隔离及滤波电路。

b井下采集设备机械设计

井下数据采集单元具有承受高温、高压的能力以及高温高压下的良好密封性与耐腐蚀性。井下数据采集单元的机械结构设计主要包括与电机连接的底座、上接头（见附件1 井下数据采集设备上接头零件图）、外壳、下接头（见附件2 井下数据采集设备下接头零件图）、泵出口接头以及电路板的承载支架四大部分。

（2）地面数据处理单元

地面数据处理单元主要完成信号的接收并解析，通过一个精密电阻，将线路上的电流信号转换成电压信号，A/D芯片再将其转换成数字量信号。此外，还要为井下数据采集单元提供电源，并预留标准模拟量端子接口与串行通信接口以便和上位系统对接。同时为了方便操作，还提供液晶显示模块，实时显示井下信息。

包括显示面板供电电路、CPU供电电路、倍压供电电路、信号隔离放大器供电电路、电流电压转换电路、A/D采样电路等。(见图1)

                         图1 井下监测装置

2. 数据远程传输系统

1）无线远距离传输方案

根据目前电泵井的现状及需求的调查统计，确定了无线远距离信号传输方案。（见图片2）

图2 无线远距离信号传输方案

2）无线远距离信号传输模块设计

选用无线通讯模块，既支持各种带串口的 PLC，仪表，也可直接接开关量，模拟量，并实现组态软件远程监控 PLC 或现场数据。采用适用的应用程序为模块编程软件，选取需要获取并传输在参数类型，如电流、电压、耗电量及井下监测获取的压力和温度等参数，通过软件对每个参数进行设置编写，同时赋予每个参数IP地址。

3）数据终端接收

远程传输的数据可在手机、电脑网页中查看。手机终端下载应用软件，将实现远传的模块编号输入，并设置编写好参数，在安装了该软件的手机上即可查看运行参数。电脑终端是通过网页显示数据，打开网站，输入模块编号及密码即可查看实时数据。同时根据权限不同设置不同等级密码，可分别实现查看数据、远程启停等功能。（见附件3数据接收显示图A、附件4 数据接收显示图B）

   先后在P1-205、W101-41、P2-381、P3-411、H10-37等井进行了应用实施，一次性下井成功，井下运行参数采集正常，电脑网页、微信和手机APP信息数据有效显示。

通过无线远程传输系统，对于有效的监控潜油电泵运行，调整工艺参数，解决了过载、欠载和井况中的一些问题，一年来，排除故障86个，提建议26个，对电泵井实时监控、应急处置，达到管控故障，排除异常，延长运转周期起到积极的作用。

参考文献

(1)GB/T16750-2015  潜油电泵机组

(2)元器件

(3)高频电子电路

(4)通信电子线路