Abstract: In this paper, the main contents, working principle, system characteristics and field application of remote monitoring and control system for long stop well in oil and gas field are introduced, and the application effect of the system is analyzed.
Key word: Oil and gas field Long stop well Real time monitoring
【中图分类号】P641.4+62 【文献标识码】B 文章编号1606-5123（2018）01-0000-00
1 引言
随着油气藏开发难度的增加以及油气田地面建设规模的扩大，传统的地面工程建设管理模式和组织方式已无法满足油气田快速生产和低成本、集约化的发展需求，油田生产智能化和信息化，推进油田生产管理模式创新，提升油田生产运行系统效率成为一种必然的发展趋势[1、2]。近几年来，随着油田以“标准化设计、模块化建设、标准化采购、信息化提升”为主要内容的“四化”建设工作推进，大大地促进了智能化油田建设，视频监控系统的大量应用已成为油田发展的必然趋势[3]。考虑油田开发成本、油藏特点和开采工艺技术等诸多因素，油气田开发过程中出现部分长停井，这些长停井不仅属于油田安全生产监控的重要组成部分，而且也是下一步产量增产的阵地，若平时疏于管理，不仅容易发生安全事故，而且对油气田高效开发、提质增效工作带来不利影响。以前，长停井巡检只能靠职工去人工巡检，有些长停井停产时间长，井口位置偏僻，不易寻找，甚至有些长停井位于海里，每次巡检都要雇船进行巡检，不仅成本支出大，而且费时费力，且存在着一定的安全、环境污染隐患。为此，我们在调查研究的基础上，提出了利用油田“四化”技术平台，开发应用《油气田长停井图像远程传输监控系统》研究，并收到良好的应用效果。
2 项目设计
利用油田生产自动化指挥系统开发子模块系统，主要监控内容包括对油气田长停井实现实时图像远程传输监控，实时了解长停井现场状况，防止安全事故和油气污染事故的发生。该系统主要由油气井监控电源系统和无线网桥远程图像监控系统两部分组成。
2.1 监控电源系统
顾名思义，长停井都是长时间停产的油井，井上原有的变压器等供电设备系统均已经回收。现场监控系统电源有两种选择方案，即小功率风力发电系统方案和小功率光伏发电系统方案。考虑到设备投资成本、使用维修、安全可靠性、以及监控系统所需功率等综合因素，选择太阳能供电比较经济合理，油气井现场仅需一块太阳能板和一块蓄能电池，就能较好地解决油气井现场监控系统的电源问题。
2.2 无线网桥远程图像监控系统
无线网桥技术遵循无线局域网(WLAN)的一般通信技术。WLAN采用微波扩频通信技术，如图1所示。
2.3 扩频通信
扩频通信技术是扩展频谱通信(Spread Spectrum Com-munic ation)的简称，其基本特征是使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展，形成宽带的低功率频谱密度的信号来发射[4]。
美国著名的信息理论学家Shannon在信息论的研究中得出了信道容量的公式：C=Wlog2(1+P/N)这个公式指出：如果信息传输速率C不变，则带宽W和信噪比P/N是可以互换的，就是说增加带宽就可以在较低的信噪比的情况下以相同的信息传输率来可靠的传输信息，甚至在信号被噪声淹没的情况下，只要相应的增加信号带宽，仍然能够保持可靠的通信，也就是可以用扩频方法以宽带传输信息来换取信噪比上的好处。这就是扩频通信的基本思想和理论依据。
无线扩频是一种数字微波，因此图像、话音需进行数字化处理，但通讯带宽达到2Mbps以上，能满足图像传输速率的要求，CIF(352*288)时为25帧/秒，延时<0.1秒。故图像传输较好。由于设备集成化程度高，小巧玲珑，安装、维护、管理方便，而且组网灵活，可以自成体系，无须占用邮电中继站，以实现本行业内的音频和数据业务的交换。可实现计算机网络的延伸，技术等级最高。由于采用数字压缩、编码技术，系统具有较高的保密性和安全性。可实现控制中心和现场的分级管理和控制。缺点是无线传输链路距离较短，造价较高，需要进行相关技术处理，方可完全达到指标。
3 工程实现
3.1 QB20高速无线网桥
该系统中我们使用西方多路公司Tsunami系列高速无线网桥QB20(工作在5.8GHz频段，能提供最高达20Mbps的接入速率)在监控中心与远端监控点之间搭建一个点对点的无线链路，并且在远端的监控点设置一台SmartSight的远端图象编码器S1500e-T，而摄象机、云台、报警装置等均与其相连，而这台图象编码器用双绞线与无线设备直接相连即可！这样，远端采集到的现场情况经过这台图象编码器编码成数字码流，并经过4G无线网络传输到采油管理区的油气生产指挥监控系统，而在监控中心通过图像监控软件实现软解压，将远端监控点传来的视频数字码流还原成视频信号，输出到监控设备上，实现动态图像实时监控。
Tsunami QuickBridge 20是西方多路(Proxim)最新开发一种高速网桥，能提供最高达20Mbps的接入速率。速率为20 Mbps时，Tsunami QuickBridge 20可以提供实际吞吐量比价格与之相当的802.11b桥接解决方案约高3倍的数据连接，其速度可达标准T1/E1设备的5倍多。同时，Tsunami QuickBridge 20可以提供高达99.999%的可靠性，超过专线的可靠性。此外，由于它采用
3.2 GPRS蜂巢网络
数据采集和图片传输采用分组交换技术，它利用中国移动公司的
3.3 系统评估
(1)高性能、高可靠性、低功耗、免维护。由于前端系统采用了嵌入式硬件结构，系统的稳定性、可靠性大大提高；同时，不会受到计算机病毒危害。系统体积小巧、紧凑，可以方便地安装在任意场所。系统采用现场太阳能供电，且功耗低，可以常年不间断运行。同时，系统可以通过网络远程管理和设置，包括软件升级，在现场无须人工维护和操作。这大大方便了系统的安装和维护。
(2)实现油气长停井现场图片的定时上传。该系统采用先进的图像监控、数据自动采集和处理、无线网络数据传输等技术，有效解决了油气田长停井的人工巡检问题，提高了油气田长停井的自动化管理水平，减轻了职工的劳动强度，同时又能有效地避免了油田长停井因管理问题而产生安全生产和环境污染问题，达到了油气田长停井远程自动监控的目的。
(3)实现了油气长停井网络化集中管理，提升了员工劳动效率。采用油气田长停井图像远程传输监控系统，利用信息化手段，释放人力资源、降本增效，真正让巡检不再是困扰基层的难题。以前人工一天巡一次，现在网络定时巡检，一天2次，不仅提高了巡检质量,还大大提高了劳动效率。
(4)其它设备的灵活接入。“SmartSight”可以方便地接入其它安全防范设备，如温度、湿度、烟感、入侵等报警器；同时可以连动灯光、警号、锁具等动作设备，这使得它可以方便地组成一套功能强大的安全防范系统。
(5)具有良好的抗干扰能力。油气田长停井由于长期无人值守，且在野外工作环境，部分油井甚至在海上，受工作环境影响现场电信号干扰较大，为提高系统的抗干扰能力，在软、硬件上采取了多种防干扰措施。
4 现场应用
该系统于2017年5月成功地在胜利油田某采油管理区得到应用，将5口长停井实时监控图像定时传输到该采油管理区生产指挥中心的监控屏幕上。该系统经过三个多月时间的现场运行，实践证明该系统性能优越，可靠性好。它采用先进的图像监控、数据自动采集和处理、无线网络数据传输等技术，有效解决了油气田长停井的人工巡检问题，提高了油气田长停井的自动化管理水平，减轻了职工的劳动强度，同时又能有效地避免了油田长停井因管理问题而产生安全生产和环境污染问题，达到了油气田长停井远程自动监控的目的。同时，实现了油气长停井网络化集中管理，提升了员工劳动效率和油气田智能化管理水平。
5 结束语
油气田长停井图像远程传输监控系统是油田“四化”建设中重要组成部分，也是提升油田智能化和信息化的重要手段之一。实践证明，该视频监控系统技术先进，智能化、自动化和数字化程度高，它的应用不仅实现了油田基层管理模式的创新，而且充分发挥信息化设备生产过程全过程监控、全过程分析预警、全方位优化调整、全方位指挥管控的功能，实现了油气田员工工作效率和工作质量的提升，油区综合安全防护和污染防控能力得到明显提高，具有显著的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]朱益飞.物联网:未来重要的信息技术[J].赛尔电气应用,2012,10(12):112～114.
[2]朱益飞.视频监控系统在油田生产中的应用[J].智慧工厂,2016,16(4):63～66.
[3]朱益飞,潘道兰,SCADA油井自动化监控系统在孤东油田的应用[J],计量技术,2005,48(10),47～49.
[4]张英,王炎. GPRS在城市热网监控系统中的应用.科技信息,2005,28(4):38～40.
作者简介
朱益飞 （1967―） 男 工学学士 高级工程师 研究方向：油田技术质量监督工程领域
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