CN210954717U - 油井井筒电加热远程测控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种油井井筒电加热远程测控装置，该油井井筒电加热远程测控装置包括主控模块、电参采集模块和电路控制模块，该电参采集模块连接于该主控模块，采集电加热系统的参数，并将电加热参数传输给该主控模块，该主控模块连接于该电路控制模块，接收电加热参数，并传输控制指令给该电路控制模块，该电路控制模块连接于电加热系统，根据该主控模块传输过来的控制指令，控制电加热系统的启停。该油井井筒电加热远程测控装置可以通过网络远程启停电加热控制柜，测量电加热电参并监视其运行状态，装置数据上传管理区生产指挥中心数据管理平台，由生产指挥中心完成单井口电加热控制柜的监控、管理。

Description

油井井筒电加热远程测控装置

技术领域

本实用新型涉及油井装置测控技术领域，特别是涉及到一种油井井筒电加热远程测控装置。

背景技术

特超稠油油藏,80℃地面脱气原油粘度20～80×10⁴mPa·s,需要通过蒸汽吞吐的方式进行开发。在开发过程中，原油粘度高造成抽油杆运动摩阻大，95.7％的油井依靠中频电加热方式进行井筒降粘，井筒电加热是最常用的井筒举升降粘的措施之一，将电加热专用电缆从空心抽油杆下入形成回路，当空心抽油杆上通过交流电时,趋肤效应产生涡流损耗和磁滞损耗,从而产生大量的热量,加热原油实现井筒降粘。整个电加热控制系统，通过中频控制柜实现工频到中频的转变，通过调整电流输出调节电加热的输出功率，现有的控制方式是本地控制,具备工作状态参数显示、启停、电流调节、控制保护等功能。

在申请号：201110004271.0的中国专利申请中，涉及到一种抽油井电加热系统的自动控制系统及方法，该系统包括：抽油机悬点载荷信号采集装置，用于测量抽油井中由抽油杆柱的下行阻力生成的抽油机悬点载荷值，根据抽油机悬点载荷值生成载荷信号；控制装置，用于根据预先设定的电加热系统的抽油机悬点载荷信号阈值和载荷信号采集装置生成的载荷信号控制所述的抽油井电加热系统。该专利申请存在以下问题：

(1)单机闭环控制，无数据上传功能，远端无法监测其运行状态；

(2)本机调节阈值，无大数据支持，升级潜力小；

(3)一机一阈值，出现问题需要维修更换无替代设备，需要重新设置参数。

(4)只接收抽油机悬点载荷做出反应，对于其他例如：回压、温度、电机电流等油井参数，无法判断其开关电加热是否合适。

在申请号：201420788346.8的中国专利申请中，涉及到一种油井电加热智能控制仪，以解决现有技术中对油井电加热设备的启停控制不够精确的技术问题，该油井电加热智能控制仪包括：电流互感器，连接于抽油机的工作电源，用于检测获得抽油机的工作电流；智能电流仪表，连接于电流互感器，用于接收工作电流并基于工作电流产生对油井电加热设备进行控制的开关信号，开关信号用于控制油井电加热设备进入开启状态或关闭状态；时间继电器，连接于智能电流仪表，用于接收开关信号并确定控制时间；控制继电器，连接于时间继电器，用于通过开关信号和控制时间对油井电加热设备进行控制。该专利申请存在以下问题：

(1)单机操作，不能联网，数据无法上传，远端无法监测其运行状态；

(2)单机调整算法由智能电流仪表控制，需要在不同工作环境中上现场做不同阈值调整。

(3)智能电流仪表只接收抽油机电流信号做出反应，对于其他例如：回压、温度、悬点载荷等油井参数，无法判断其开关电加热是否合适。

(4)时间继电器控制权限高，关闭油井电加热智能控制仪，智能电流仪表不能对抽油机电流变化做出判断。

(5)无升级潜力。

为此我们发明了一种新的油井井筒电加热远程测控装置，解决了以上技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种利用油井信息化设备，对特超稠油井筒电加热远程测量电参和启停控制的油井井筒电加热远程测控装置。

本实用新型的目的可通过如下技术措施来实现：油井井筒电加热远程测控装置，该油井井筒电加热远程测控装置包括主控模块、电参采集模块和电路控制模块，该电参采集模块连接于该主控模块，采集电加热系统的参数，并将电加热参数传输给该主控模块，该主控模块连接于该电路控制模块，接收电加热参数，并传输控制指令给该电路控制模块，该电路控制模块连接于电加热系统，根据该主控模块传输过来的控制指令，控制电加热系统的启停。

本实用新型的目的还可通过如下技术措施来实现：

该油井井筒电加热远程测控装置还包括数据传输模块，该数据传输模块连接于该主控模块和数据存储服务器，该数据传输模块将该主控模块传输过来的电加热参数传输给数据存储服务器，并将数据存储服务器传输过来的控制指令传输给该主控模块。

该数据传输模块采用超6类屏蔽双绞线。

该油井井筒电加热远程测控装置还包括电源控制模块，该电源控制模块连接于该主控模块、该电参采集模块和该电路控制模块，为该主控模块、该电参采集模块和该电路控制模块提供220V交流电转24V直流电的供给。

该电源控制模块采用MW-120-DC24V 5A型开关稳压电源。

该主控模块采用南大奥拓NA-RTU。

该电参采集模块采用DZ81-DZS500型智能多功能电能表。

该电路控制模块选用正泰JZX-22F型直流小型电磁继电器。

本实用新型中的油井井筒电加热远程测控装置，利用油井信息化设备，对特超稠油井筒电加热进行远程监测控制，采用带远程测控终端模块(RTU)作为主控元件，通过重新对RTU程序进行编程设计，重新设计RTU点表，针对中频电加热采集和控制需求设计编程，连接智能多功能电能表远程测量电参和电加热控制柜运行状态，利用直流小型电磁继电器远程控制。该装置可以通过网络远程启停电加热控制柜，测量电加热电参并监视其运行状态，装置数据上传管理区生产指挥中心数据管理平台，由生产指挥中心完成单井口电加热控制柜的监控、管理。

附图说明

图1为本实用新型的油井电加热远程测控装置的结构图；

图2为本实用新型的一具体实施例中油井电加热远程测控装置RTU点表图；

图3为本实用新型的一具体实施例中油井电加热远程测控装置的电路结构示意图；

图4为本实用新型的油井电加热远程测控装置的工作流程图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本实用新型的油井井筒电加热远程测控装置的流程图。该油井井筒电加热远程测控装置主要包括主控模块10、电参采集模块20、电路控制模块30、电源控制模块40和数据传输模块50。

主控模块10主要由RTU组成，1、采集运行状态，有1路DI输入(电加热柜运行状态采集)，1路AI输入(模拟量输入)，1路RS485信号输入(多功能电表数据采集)。运行状态利用电磁继电器和转换开关的辅助触点的断开与闭合传给RTU的AO模块；2、自我诊断故障功能，D28和COM端口接一组常开，用来监测RTU运行状态；3、控制功能，将指令下发至RTU的2路DO输出(继电器控制)，1路AO输出(模拟量输出)，主控模块RTU的K7、KO7端子控制启动，接电磁继电器常合；RTU的K8、KO8端子控制停止，接电磁继电器通电断开；COM端口的DI5和DI6端子，用于控制本装置的本地和远程档位。4、接受数据存储服务器(上位机)的调节指令。

电参采集模块20连接于该主控模块10，采集计算中频电加热参数，并将电加热参数传输给该主控模块10。

电参采集模块20主要由智能电表及其电流互感器组成，它主要用于采集电加热系统的输入电压和工作电流，然后经由RS-485接口传输到主控模块10，智能电表内部参数可设置过流保护，电流、电压变比，有功、无功等电参的比例换算。

电路控制模块30连接于该主控模块10，电路控制模块30主要由两部分组成，第一部分是电磁继电器，中间继电器。另外一部分控制线路部分(启动、停止按钮、交流接触，隔离变压器，开关电源，IGBT等等)。电路控制模块30在主控模块10的指令下，控制了电磁继电器的常开、常闭触点的断开与闭合，利用互锁原理来控制中频加热柜内原有面板上的启动、停止按钮的动作，实现远程启动与停止。

电源控制模块40连接于主控模块10、电参采集模块20、电路控制模块30，以为它们提供220V交流电转24V直流电的供给。主控模块10有直流24v和交流220V两种供电方式，直流24V更稳定安全。电源控制模块40为开关稳压电源模块，提供直流24V电源。电参采集模块20由交流220V电源驱动。电路控制模块采用直流24V电源。

数据传输模块50连接于主控模块10，将该主控模块10传输过来的数字信号数据：1、电加热柜运行状态；2、多功能电表数据采集的电加热系统的输入电压和工作电流；3、继电器控制的开关量，传输给数据转储服务器，并接收数据转储服务器传输过来的开关指令。

数据传输模块50连接于主控模块10，建立在生产指挥中心，将主控模块10传输过来数据储存、展示在SCADA工控系统中，工控系统可以远程控制电加热设备的启动、停止。

在一实施例中，在进行综合比对和产品实验后，确定主控模块采用南大奥拓NA-RTU，电参采集模块采用DZ81-DZS500型智能多功能电能表，电路控制模块选用正泰JZX-22F型直流小型电磁继电器。电源控制模块选用MW-120-DC24V 5A型开关稳压电源，数据传输模式选用超6类屏蔽双绞线。

如图4所示，图4为本实用新型的油井电加热远程测控装置的工作流程图。

重新对RTU程序进行编程设计，该远程测控终端模块针对中频电加热采集和控制需求设计编程，智能多功能电能表采集计算中频电加热参数，小型电磁继电器控制远程启停，开关稳压电源确保工作稳定，超6类屏蔽双绞线保障数据传输。

本实用新型公开了一种油井电加热远程测控装置，采用胜利油田生产信息化工程选型的远程测控终端模块，对RTU重新编程，重新设计井口RTU点表(图2)，设计新建1路DI输入(电加热柜运行状态采集)，2路DO输出(继电器控制)，1路AI输入(模拟量输入)，1路AO输出(模拟量输出)，1路RS485信号输入(多功能电表数据采集)。针对中频电加热采集和控制需求设计编程：远程测控终端模块RTU的K7、KO7端子控制启动，接电磁继电器常合；RTU的K8、KO8端子控制停止，接电磁继电器通电断开；RS485取A2+和B2-信号，用来读取电表参数；COM端口的DI5和DI6端子，用于控制本装置的本地和远程档位；D28和COM端口接一组常开，用来监测RTU运行状态。装置启动后D28和COM导通，同时读取D28运行状态值。

图2中，SX-02中DO继电器输出模块接于RTU中KO7、KO8点位来驱动点SX-03中的AO模块从而控制电磁继电器的辅助触点的闭合于断开来实现远程的启动与停止，SX-02DI模块为RTU数字量输入模块作用为前文叙述的DI5、DI6接受由远程本地转换开关所提供的远程本地的状态，其电源由RTU内部24V电源供电，图2中SX-03中的PLC485模块接受处理来源于多功能电表所采集的电参(电压、电流、功率、用电量、等一系列的电参)PLC系统AO模块为模拟量输出模块，AI模块为模拟量输。AO和AI模块为后期闭环自动控制预留定义接口。

采用胜利油田生产信息化工程选型的智能多功能电能表，经现场测定各项电参数采集和传输稳定可靠，按图3组配原件，组装后逐一节点进行检查，各部件连接完好，元件一次组装到位，经过通电检验，电参信号输出符合线性变化规律，信号变化实时接受并反馈，信号采集与输出准确率100％。现场安装，在原电加热控制柜外新建RTU箱。箱体为胜利油田生产信息化工程选型的标准仪表柜，尺寸400mm*200mm*600mm。箱内安装主控系统：远程测控终端模块(RTU)，开关电源、直流小型电磁继电器、接线端子等设备安装连接在内。电加热柜内部拆除原来三相四线电子式有功电能表，安装智能多功能电能表、直流小型电磁继电器等电参采集及控制设备。

Claims (8)

1.油井井筒电加热远程测控装置，其特征在于，该油井井筒电加热远程测控装置包括主控模块、电参采集模块和电路控制模块，该电参采集模块连接于该主控模块，采集电加热系统的参数，并将电加热参数传输给该主控模块，该主控模块连接于该电路控制模块，接收电加热参数，并传输控制指令给该电路控制模块，该电路控制模块连接于电加热系统，根据该主控模块传输过来的控制指令，控制电加热系统的启停。

2.根据权利要求1所述的油井井筒电加热远程测控装置，其特征在于，该油井井筒电加热远程测控装置还包括数据传输模块，该数据传输模块连接于该主控模块和数据存储服务器，该数据传输模块将该主控模块传输过来的电加热参数传输给数据存储服务器，并将数据存储服务器传输过来的控制指令传输给该主控模块。

3.根据权利要求2所述的油井井筒电加热远程测控装置，其特征在于，该数据传输模块采用超6类屏蔽双绞线。

4.根据权利要求1所述的油井井筒电加热远程测控装置，其特征在于，该油井井筒电加热远程测控装置还包括电源控制模块，该电源控制模块连接于该主控模块、该电参采集模块和该电路控制模块，为该主控模块、该电参采集模块和该电路控制模块提供220V交流电转24V直流电的供给。

5.根据权利要求4所述的油井井筒电加热远程测控装置，其特征在于，该电源控制模块采用MW-120-DC24V 5A型开关稳压电源。

6.根据权利要求1所述的油井井筒电加热远程测控装置，其特征在于，该主控模块采用南大奥拓NA-RTU。

7.根据权利要求1所述的油井井筒电加热远程测控装置，其特征在于，该电参采集模块采用DZ81-DZS500型智能多功能电能表。

8.根据权利要求1所述的油井井筒电加热远程测控装置，其特征在于，该电路控制模块选用正泰JZX-22F型直流小型电磁继电器。

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