专利名称：油田采油智能化管理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种油田采油管理系统，更具体地说是涉及一种能对油田采油进行自动监测和数据处理，并自动进行防盗和故障报警的油田采油智能化管理系统。
油田油井的产量是与油井(包括抽油机和电泵井)的主要运行参数(电机的三相电流、电压、井口回压、井口温度等)密切相关的。为使采油工作能正常运行，必须及时、全面、准确地掌握油井的主要运行参数并及时进行分析处理。传统的油井数据采集是靠人工抄录油井数据来进行的，其明显缺陷在于一、人工抄录工作效率低下且工人劳动强度大；二、人工抄录数据准确性差，差错率高；三、人工方法每天的采样次数太少，因此信息量小且送交资料不及时。此外，油田大都地处偏远，偷盗现象常有发生，给油田和国家带来很大经济损失，迄今为止，尚无有效的防范油田偷盗的方法和措施。
本发明的目的在于提供一种能全面、自动、实时、准确地采集和传输油井的主要运行参数及偷盗情况，自动进行分析处理，及时排除故障确保油田采油正常进行的油田采油智能化管理系统。
本发明的目的是按如下方式实现的油田采油智能化管理系统由一个中心站1和若干个终端站2构成，所述中心站1包括装有天线的无线收、发信机11，与收、发信机相连的数据处理贮存装置，与数据处理贮存装置12相连的防盗声光告警装置13，与数据贮存装置相连并接有显示屏14、打印机15和不间断电源16的计算机17；所述终端站2包括数据采集贮存装置21，分别与之相连的电压变压器22、电流互感器23、压力传感器、温度传感器25、示功图接口26，与数据采集贮存装置21相连并装有天线的无线收、发信机27，并有一个与数据采集贮存装置21相连的无线遥控防盗控制装置，该无线遥控防盗控制装置上连接有微波红外双鉴探头29，该系统按如下程式工作a、对多口井或单口井的工作状态进行“巡检”或“抽检”，并实时显示各油井的运行参数；b、连续记录本系统内每口油井24小时运行状态参数，作出与之相对应的各种参数曲线；c、作出系统内每口井的日报表；d、作出系统内每口井各个参数的平均曲线；e、对油田偷盗现象进行防盗报警，并对油田出现的停电、停机、缺相、超电压、欠电压、超载、欠载、欠温、超回压等各种不正常状态进行声光报警，并记录贮存。
所述的中心站1防盗声光告警装置13由与处理贮存装置相连的警笛和数码显示屏组成。
所述的无线遥控防盗控制装置28包括无线遥控器，无线遥控接收器和解码电路。
所述的中心站1和终端站2天线均为鞭状天线。它通过单刀双掷开关与收、发信机相连。
所述的“巡检”是由中心站1依次向系统内各个终端站2发出主控信号，然后返回到接收状态，当“0”号站的无线电收、发信机收到该遥控指令后，通过该站的解码器解码，当解出与自己相一致的地址码后，立即打开发射机，并将该站所采集并已存贮的的数据连同该站的地址码一并发送出去，然后返回接收状态；中心站1收到数据后，经过处理，在计算机的显示屏14上显示出来，同时将这些数据贮存起来，接着，中心站1便依次向1#、2#、……站发出指令，同时接收、处理它们发回的各种数据。所述的“抽检”是在巡检工作方式结束后，中心站1若发现某一终端站2未有回答信号(遥测数据返回，则中心站1会自动向该站单独发出指令(最多三次)，直到该站发回数据。
所述的微波红外双鉴控头29装在抽油机支架开口处，所述的压力传感器24及温度传感器25固定于油井井口出油管管壁上，并通过埋设于地下的导线与数据采集、贮存装置相连，终端站2的其它部件均装在一个由专用工具才能折卸的钢制机壳内，并固定于抽油机支架上。
本发明的油田采油智能化管理系统是同频无线遥测、遥控系统，网络形式为主从结构方式，一个中心站1可监测256口油井之多。终端站2设置于油田的各个油井，通过装在油井井口的传感器和与之相连的数据采集贮存装置及其它设备可对油井的三相电流、电压、井口回压、井口温度等进行连续不间断监测，并记录、存贮、绘出相应连续曲线。同时还能传输示功图，及时准确地反映油井生产过程中出现的各种问题，为油井的生产提供科学的指导作用。本系统在工作时，其中心站1依次向系统内的各终端站发出主控信号，终端站2则依次向中心站1发回各自的数据。所有收发信机的收、发状态均处在各自的单片机的控制之下。通常所有终端站2的的收、发信机均处于接收状态。中心站1开始运行后，可以“巡检”和“抽检”方式进行工作。上述的巡检是由中心站1首先向“0”#终端站2发出遥控指令，然后返回到接收状态，0#站的接收机收到该指令后，通过该站的解码器解码，当解出与自己相一致的地址码后，立即打开发射机，并将该站所采集已存贮的数据连同该地址码一并发送出去，然后返回接收状态，中心站收到数据后，经过处理，在计算机17的显示屏14上显示出来，同时将这些数据贮存起来。接着，中心站1便依次向1#、2#、……256#站发出指令，同时接收、处理它们发回的各种数据。通常在巡检过程中，中心站1一般只向终端站2发送一次遥控指令，但在特殊情况下，由于某些原因，中心站1未收到终端站2所发出的数据信号，中心站1会再次(最多三次)询问该站，直到收到数据信号为止。上述的抽检是在巡检工作方式结束后，中心站1若发现某一终端站2未有回答信号(遥测数据)返回，则中心站1会自动向该站单独发出指令(最多三次)，直到该站发回数据。若在抽检方式下终端站2仍不能发回数据，则中心站1即判断终端站2已发生故障，即停电、电缆被盗或该站传输设备状态不正常，中心站1将会发出告警信号，提醒值班人员检查维修。
各终端站2的电流、电压、压力、温度等一次仪表信号(模拟量)通过数据采集贮存装置21的单片机A/D变换为8位数字信号，单片机将这些(多路)数字信号变成三校验方式的数据链，存贮到缓冲区内。一旦该站收到遥控指令，就变为串行数据信号，送到无线收、发信机27调制输出端，发回中心站。
中心站1的数据处理贮存装置12与计算机17之间采用RS232异步通讯接口，传输步长为11位。中心站1将终端站2发回的数据送到计算机17，由计算机17进行分析处理。
由于在中心站1和终端站2分别设有防盗声光告警装置13和无线遥控防盗控制装置因而使该系统具有完备的报警功能。一旦某口井有人进入双鉴式红外探头的有效作用范围内，则立即启动无线遥控防盗控制装置28，该控制装置有两个作用一是使收发信号处于常发状态；二是切断遥测数据通道，将报警编码信号加到收发信机调制输入端而发送出去。
当中心站1收到报警信号后，立即中断巡检或抽检程序，并使中心站1的收、发信机处于接收状态；防盗声光告警装置13进行解码，并显示相应的报警地址码，同时发出声光报警信号。
为了有效地辨别进入红外探头作用区域内人员的合法性，系统内配置近距离的遥控设备，无线遥控防盗控制装置28盒体内配有遥控接收器，中心站工作人员均配有相应的遥控发射器。工作人员离开油井时应操作遥控发射器，使系统进入预警状态，此时一旦有人非法闯入，即会报警；当工作人员进入时，应操作遥控发射器，使系统解警，此时系统将不会发生报警。
本发明的油田采油智能化管理系统采用先进的智能化管理手段，对油田采油进行全面的智能化管理，可提高抽油机的工作时效，增加原油产量，延长设备使用寿命，最终达到提高油田经济效益的目的。同时该系统也大大提高了油田的科学管理水平，彻底改变了过去多数油田靠人工来抄录油井数据的方法。此外，本发明在现场设备的防盗，抗恶劣环境，数据采集和传输准确性等方面都具有明显的优越性，并使整个系统具有可靠性和实用性。
图1是终端站结构框图。
图2是中心站结构框图。
图3是终端站无线遥控防盗控制装置结构框图。
图4是终端站安装状态示意图。
下面结合附图给出本发明的实施例。
如图1、图2所示，本发明的油田采油智能化管理系统由一个中心站1和若干个终端站2构成，中心站1设在油田的中心区，而各个终端站2则分设于各个油井。
所述中心站1如图2所示，它包括无线收、发信机11，数据处理贮存装置12，防盗声光告警装置13，显示屏14、打印机15、不间断电源16和计算机17；上述无线电收、发信机通过单刀双掷开关连接有鞭状天线，该天线的技术指标为中心 频率227Mhz带宽 ±10Mhz增益 8bB阻抗 50Ω电压驻波比≤1.5。上述无线收、发信机11的技术指标为工作频率 226～400Mhz(根据油田用户申请频率确定频点)发射频率 10W接收机灵敏度 优于107dBm频率稳定度10ppm调制方式 FSK频偏 ±5Khz调制速度 600/1200波特工作温度 -10～+60℃(不带温控检加热装置)-40～+60℃(带温控检加热装置)上述的数据处理贮存装置12为一单片机，它分别与防盗声光告警装置13和计算机17相连，它与计算机之间采用RS232异步通讯接口，传输步长为11位。上述声光告警装置由与处理贮存装置相连的警笛和数码显示屏组成。警笛和数码显示屏分别用于声、光报警。计算机17上分别连接有显示屏14、打印机15和不间断电源16。
所述终端站2如图1所示，它包括数据采集贮存装置21，电压变压器22、电流互感器23、压力传感器24、温度传感器25、示功图接口26，无线收、发信机27及无线遥控防盗控制装置28，该无线遥控防盗控制装置上连接有微波红外双鉴探头29。上述的数据采集贮存装置21为是终端站的主控板，它既管理无线遥控防盗控制装置感应输出的电平信号，以实时对传感器感应回来的信号进行模数转换缓存，并随时接收无线收、信机传回中心站1的控制指令后，把终端站采集回来的各种参数信息通过无线收、发信机传回中心站1。其输入端通过导线连接有电压变压器22、电流互感器23、压力传感器24、温度传感器25、示功图接口26。压力传感器24、温度传感器25安装固定在油井井口出油管管壁上(如图4所示)，以直接监测油井的状态参数，并转化成电压信号，送数据采集贮存装置21进行处理。而终端站的其它部件则装在一个钢制机壳内，并固定于抽油机支架上。该钢制机壳只有用专用工具才能打开，以防止偷盗。数据采集贮存装置21的输出端分别与无线收、发信机27及无线遥控防盗控制装置28相连。上述无线收、发信机27上通过单刀双掷开关连接有鞭状天线，该天线的技术指标为中心 频率227Mhz带宽 ±10Mhz增益 0dB阻抗 50Ω电压驻波比≤1.5。无线收、发信机主要起空中传递信息作用，其技术指标同中心站1。上述的无线遥控防盗控制装置28结构如图3所示，它包括无线遥控器281，无线遥控接收器282和解码电路283。无线遥控器281用于向终端站发出遥控指令，以开通或关闭微波红外双鉴探头29。无线遥控接收器282用于接收无线遥控器发出的指令，并转换成代码信号，输出到解码电路283。而解码电路则对代码信号进行译码，如果遥控指令正确，则其输出一个高电平到数据采集贮存装置21，引起其中断响应，把告警专用代码通过无线收、发信机发射回中心站1处理。在无线遥控防盗控制装置上连接有红外双鉴探头29，它装在抽油机支架开口处。其作用是对进入预警范围的发热物体进行红外感应。
权利要求
1.一种油田采油智能化管理系统，其特征在于它由一个中心站(1)和若干个终端站(2)构成，所述中心站(1)包括装有天线的无线收、发信机(11)，与收、发信机相连的数据处理贮存装置(12)，与数据处理贮存装置(12)相连的防盗声光告警装置(13)，与数据贮存装置相连并接有显示屏(14)、打印机(15)和不间断电源(16)的计算机(17)；所述终端站(2)包括数据采集贮存装置(21)，分别与之相连的电压变压器(22)、电流互感器(23)、压力传感器(24)、温度传感器(25)、示功图接口(26)，与数据采集贮存装置相连并装有天线的无线收、发信机(27)，并有一个与数据采集贮存装置(21)相连的无线遥控防盗控制装置(28)，该无线遥控防盗控制装置上连接有微波红外双鉴探头(29)，该系统按如下程式工作a、对多口井或单口井的工作状态进行“巡检”或“抽检”，并实时显示各油井的运行参数；b、连续记录本系统内每口油井24小时运行状态参数，作出与之相对应的各种参数曲线；c、作出系统内每口井的日报表；d、作出系统内每口井各个参数的平均曲线；e、对油田偷盗现象进行防盗报警，并对油田出现的停电、停机、缺相、超电压、欠电压、超载、欠载、欠温、超回压等各种不正常状态进行声光报警，并记录贮存。
2.根据权利要求1所述的油田采油智能化管理系统，其特征在于所述的中心站(1)防盗声光告警装置(13)由与处理贮存装置相连的警笛和数码显示屏组成。
3.根据权利要求1所述的油田采油智能化管理系统，其特征在于所述的无线遥控防盗控制装置(28)包括无线遥控器，无线遥控接收器和解码电路。
4.根据权利要求1所述的油田采油智能化管理系统，其特征在于所述的中心站(1)和终端站(2)天线均为鞭状天线。它通过单刀双掷开关与收、发信机相连。
5.根据权利要求1所述的油田采油智能化管理系统，其特征在于所述的“巡检”是由中心站(1)依次向系统内各个终端站(2)发出主控信号，然后返回到接收状态，当“0”号站的无线电收、发信机收到该遥控指令后，通过该站的解码器解码，当解出与自己相一致的地址码后，立即打开发射机，并将该站所采集并已存贮的的数据连同该站的地址码一并发送出去，然后返回接收状态；中心站(1)收到数据后，经过处理，在计算机(17)的显示屏(14)上显示出来，同时将这些数据贮存起来，接着，中心站1便依次向1#、2#、……站发出指令，同时接收、处理它们发回的各种数据。所述的“抽检”是在巡检工作方式结束后，中心站(1)若发现某一终端站(2)未有回答信号(遥测数据返回，则中心站(1)会自动向该站单独发出指令(最多三次)，直到该站发回数据。
6.根据权利要求1所述的油田采油智能化管理系统，其特征在于所述的微波红外双鉴控头(29)装在抽油机支架开口处，所述的压力传感器(24)及温度传感器(25)固定于油井井口出油管管壁上，并通过埋设于地下的导线与数据采集、贮存装置相连，终端站(2)的其它部件均装在一个由专用工具才能折卸的钢制机壳内，并固定于抽油机支架上。
全文摘要
本发明涉及一种油田采油智能化管理系统,它由一个中心站1和若干个终端站2构成,中心站1包括无线收、发信机11,数据处理贮存装置12,防盗声光告警装置13,显示屏14、打印机15、不间断电源16和计算机17;终端站2包括数据采集贮存装置21,电压变压器22、电流互感器23、压力传感器24、温度传感器25、示功图接口26,无线收、发信机27及无线遥控防盗控制装置28,无线遥控防盗装置上连接有微波红外双鉴探头29。本发明能全面、自动、实时、准确地采集和传输油井的主要运行参数及偷盗情况,自动进行分析处理,及时排除故障,确保油田采油正常进行。
文档编号E21B44/00GK1181450SQ9711946
公开日1998年5月13日 申请日期1997年11月13日 优先权日1997年11月13日
发明者魏增祥, 房师礼, 付仁华, 许士军, 王一龙, 王立生, 崔云龙, 陈真, 容立文, 曾小波 申请人:深圳市南和汇安电子科技有限公司, 胜利石油管理局滨南采油厂