太阳能供电全无线变送器注水井生产参数远程测控系统高新技术企业培育资金项目申.docx

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1、项目简介立项目的与必要性（250字左右）随着我国经济的发展，对石油的依赖性和敏感度越来越高，石油作为国家经济命脉，在国民经济中的地位是无可替代的，因而如何通过技术手段提高油田采收率、降低生产成本愈显重要。目前，国内大多老油田已进入二次开采（注水驱油）阶段，部分进入三次开采（注聚驱油）阶段，注水量仍采用人工现场调节，生产参数人工现场抄取手工汇总的方式，使得注水工艺地面投资成本高、精度低、生产信息传输滞后，严重制约了老油田的生产和发展。本项技术的应用推广可改变过去油田传统的粗放型注水模式,有效地提高油田注水精度，降低开采成本，提高采收率，最终达到油田科学开采、当采尽采的目标。因此，在油田推广实施此

2、项技术非常有必要，符合国家产业政策。工作基础及已具备条件（200字左右）中国石油大港油田港西优化简化工程作为中国石油股份公司重点工程，使得计量站、配水间和传统的三级布站模式退出历史舞台，摆脱“地面工艺调整围着已建场站转”的思想束缚，形成以满足油藏开发需要为标准的地面工程建设新理念，实现了信息化、网络化与油田地面集输系统成功对接，开辟了油气生产的新途径。该系统为优化简化模式顺利实施与成功提供了基础及关键的技术支撑，同时该系统的应用可精简管理层次，实现扁平化管理，提高生产效率，使油田加速实现节约型企业的目标。中石油总公司决定在各大油田应用本系统，因而本系统市场前景广阔。总体目标（200字左右）该系

3、统是一个集采集、自动控制、传输、监测、展示和分析于一体的信息化管理系统。可实现日注水量、瞬时流量、压力的自动计量和无线远传，实现单井注水量的本地和远程控制，实现注水参数监测、展示和统计分析；同时克服了以往传统模式下注水井计量、水量调控和生产管理的各种不足，实现对注水井运行状态的自动化实时监测、生产基础数据的自动采集和无线远程控制，提高注水井的自动化管理水平，降低油田开采、运行、管理成本，提高劳动生产率，改善工人的劳动环境，提高油田采收率，最终达到油田科学开采、当采尽采的目的。主要实施内容（250字左右）实现对注水井工作参数的自动采集，注水量的本地闭环控制和远程控制，相关报表的自动生产和计算，并

4、通过局域网在油田公司展示。其主要研究内容有：硬件部分：1、太阳能供电系统设计，为现场RTU、智能流量控制器提供电源2、设计研发低功耗、低扭矩的磨轮式智能流量控制器；3、设计研发微功耗测控主机（RTU）；4、设计研发微功耗无线压力变送器；软件部分：1、控制终端（RTU）程序的开发2、本地流量检测和阀门控制的程序开发3、编制DTlJ管理中心软件4、后台数据存储、解析、展示软件；后台数据库采用SQL,前台采用WEB浏览器显ZjO主要创新点（200字左右）1、采用微功耗设计,实现安全电压下注水量的智能控制；进行系统优化，延长供电时间；2、系统实现无线远程控制，自主调节阀门开度，以满足日配注的生产要求，

5、提高工作效率；3、压力为无线传输，降低管理难度；4、合理优化井口布线工艺，便于作业维护；5、采用光伏供电，即解决供电问题又节能环保；6、采用主机拖带技术，降低投资成本；7、利用原有流量计进行一体化设计，降低了成本；8、系统实现无线远程控制，提高工作效率；9、采用双闭环方式进行注水井流量调节的设计思路；可有效提高调节的精度、实时性和可靠性。工作进度安排（200字左右）2010年7月一2010年12月中试阶段。根据油田实际需求，结合小试过程中发现的问题，完善系统硬件、软件功能。生产部分设备现场安装，检验改进效果。2011年1月一2011年6月试生产阶段。完善、改进中试阶段存在的问题，同时车间进入备

6、料、人员培训、生产设备购置环节，开始少量试生产。并将系统设备再次现场安装，验证改进情况、产品质量、稳定性及适用性。2011年7月一2011年12月小批量生产、推广阶段。完善、改进上阶段存在的问题，车间小批量生产，产品进入推广阶段。2012年1月一2012年6月进入批量生产阶段然后从批量生产阶段进入批量生产规模应用阶段。根据市场需求，组织车间批量生产，达到在油田批量应用。主要考核指标（400字左右）1、工作压力：16MPA,压力范围：025MPa；2、流量控制精度：土5%（日配注量小于50机3/d为5%机3/d,日配注大于50机3/d为10%根3/d）,流量范围：0.4机3/。8.0机3/。；3

7、工作压差13MPA；4、采用太阳能供电方式，供电电压为DC24V；5、采用“微功耗”理念，充分降低设备功耗，无采光情况下蓄电池连续工作时间：96小时；同时具备一个RTU托带两个智能流量控制器的功能；6、干压波动，自动调节，确保注水平稳；7、智能流量控制器选配低扭矩磨轮式调节阀、使用DC24V直流安全电源，同时具有手动、自动双控制流量功能；8、通讯方式：RS485无线远传；9、通讯协议：ModbusRTU；10、井口流量计的底数与网上的展示数据一致；11、充分利用原来流量计；12、具备无线远程自动调水功能；日配注可远程设定、控制；13、具备人机界面显示注水井压力，日配注，瞬时流量，累计流量等数

8、据，能够实时在线计量、传输、展示水量、压力等；14、具备资料录取及测试要求；15、具备压力超限、流量超限、流速异常、阀门堵转等相关报警功能；,望（200字左右）1、生产曲线、报表自动生成，便于单井管理，提高生产时效。2、能够实现注水井数据实时监测和超限报警，提高单井的管理水平和决策力度。3、采用“拖带”技术，降低了投资成本。4、采用太阳能供电技术，实现了安全、环保、经济、节能减排。5、能够实时远程监测、调节流量，降低劳动强度，提高注水井的有效执配率由改选前的84%,上升为改造后的99%,提高了分注合格率由改造前82%上升到目前的98%。降低了注水能耗损失，节能效果明显。6、能够为油田注水开发提

9、供及时、准确、可靠的生产信息，为实现数字化油田建设打好坚实的基础。其它需要说明的情况（150字左右）国内中石油中石化两大公司的油田地面优化简化已逐步展开，油田由粗放型管理向精细化管理转变势在必行。建设数字化油田、“注好水、多采油”离不开“太阳能供电全无线变送器注水井生产参数远程测控系统”这种先进技术的支撑。随着国内油田开采时间的增加,各油田二次精细化注水采油技术的应用会越来越广泛。行业称“多注一方水，多采一吨油因此，该项目推广前景非常广阔，经济效益和社会效益巨大。资金预算（单位：万元）资金来源预算金额其中2010年2011年来源合计230万135万95万其中新区财政拨款50万35万15万单位自

10、筹180万100万80万银行贷款其它资金支出预算金额其中：新区财政拨款计算依据资金总额230万50万其中人员费80万15万10位研发人员两年工资,平均每人每年4万元设备费10万5万购置活塞式压力计能源材料费97万15万传感器、机壳、电子元器件、电路板、智能流量控制器试验外协费15万5万实验产品的加工和调试租赁费信息费差旅费16万5万冀东、新疆、胜利等油田学习考察会议费6万3万与专家沟通研究技术问题贷款贴息费管理费其它费用6万2万设备检验费、专利费等期初运行费特别说明：无项目负责人及其项目组承诺：“太阳能供电全无线变送器注水井生产参数远程测控系统”推广前景非常广阔，经济效益和社会效益巨大。为把该

11、项目成果推广转化，为取得较好的企业和社会效益，我们项目组郑重承诺：1、明确职责，合理分工，尽职工作；2、严格执行项目进度计划，确保项目如期完成；3、严格执行项目设计，确保项目各项功能实现；4、严格执行项目资金预算，保证资金的有效使用。项目负责人签名（亲笔）：年月日承担单位承诺：“太阳能供电全无线变送器注水井生产参数远程测控系统”推广前景非常广阔，经济效益和社会效益巨大。为把该项目成果推广转化，为取得较好的企业和社会效益，承担单位郑重承诺：1、根据项目需要合理引进、配备人员，明确职责，合理分工；2、在人员、资金、设备等方面全力支持项目组的工作，确保项目如期完成；3、定期召开项目推动会，检查推动项

12、目按计划进度执行情况，督促解决存在的问题，确保项目按期开展和各项设计功能的实现；4、严格执行项目资金预算，保证资金的有效使用。（单位公章）单位负责人（签字）：二、申报国家高新技术企业进度安排项目实施年份国家高企认定条小、2010年2011年自主知识产权情况达到7个实用新型专利、1个计算机软件著作权，完全自主知识产权。达到7个实用新型专利、1个外观设计专利、3个计算机软件著作权，完全自主知识产权。科技及研发人员数量科技及研发人员数量具有大学专科以上学历的科技人员占企业当年职工总数的90%,其中研发人员占企业当年职工总数的20%；科技及研发人员数量具有大学专科以上学历的科技人员占企业当年职工总数的

13、92%,其中研发人员占企业当年职工总数的25%以上。研发投入水平（研究开发费用总额占销售收入总额的比例）9%10%高新技术产品（服务）收入水平（高新技术产品（服务）收入占企业总收入总收入比例）65%80%企业研究开发组织管理水平1、制定了研究开发项目立项报告2、建立了研发投入核算体系3、开展了产学研合作的研发活动（与各大院校、研究院的合作开发证明）4、设有研发机构并具备相应的设施和设备5、建立了研发人员的绩效考核奖励制度1、制定了研究开发项目立项报告2、建立了研发投入核算体系3、开展了产学研合作的研发活动（与各大院校、研究院的合作开发证明）4、设有研发机构并具备相应的设施和设备5、建立了研发人

14、员的绩效考核奖励制度科技成果转化能力科技成果转化年平均数4项科技成果转化年平均数转化4项销售与总资产成长性总资产增长率:14%销售增长率：27%总资产增长率：27%销售增长率：45%三、项目实施方案1 .研究目的、意义和必要性随着国际能源形势的发展及我国所处的经济发展阶段，对石油的敏感度越来越高。石油作为国家经济命脉，在新的取代燃料出现之前，石油在国民经济中的地位无可替代。社会科学院最近完成的一篇关于我国能源问题的报告指出，五大因素的存在使得石油安全问题已经成为中国能源安全的重中之重。一是原油需求迅速膨胀。据中石油的研究报告，中国原油需求在2010年将达到31亿吨,到2020年有可能达到4亿吨

15、二是供求关系矛盾日益显著。如今中国已探明可采储量为23.8亿吨,按目前1.8亿吨计算，中国很有可能在20年后出现石油枯竭因此，石油对我国经济的重要性是显而易见的，并已被提高到国家战略高度加以重视，那么如何通过技术手段提高油田产量和采收率、降低生产成本愈显重要。一直以来，注水井生产都采用人工调节方式来控制单井注水量。由于注水井分布分散，环境复杂，如此难以保证一线生产设备的正常运转和生产数据的有效收集。国内部分老油田目前已进入二次开采（注水驱油）阶段，有的已进入三次开采（注聚驱油）阶段。在传统的二次开采阶段，注水量是否科学、精确直接影响油田油井的产量和区块的采收率。目前，各油田均采用通过配水间实

16、现单井注水，注水量靠人工现场调节，生产参数靠人工现场抄取手工汇总的传统注水方式。这种传统的注水方式存在：工艺流程地面投资成本高、生产信息传输滞后、注水精度不可控、用工量大且劳动强度高等缺点。这些缺点的存在已严重制约了老油田的生产和发展。为有效配合开展油田地面系统简化工作，我公司研发了太阳能供电全无线变送器注水井生产参数远程测控系统，该系统不仅实现了日注水量、流速、压力的自动计量和无线远传，还依据远程设置的日配注水量自动闭环调节阀门开度，完成流量的全自动调节。克服了以往传统模式下注水井计量、水量调控和生产管理的各种弊端，实现了对注水井运行状态的自动化监测、生产基础数据的自动化采集和无线远程控制，

17、提高了注水井的自动化管理水平。太阳能供电全无线变送器注水井生产参数远程测控系统项目的实施可改变过去油田传统的粗放型注水模式，有效地提高油田注水精度，有效提高劳动生产率，减少生产管理人员，改善工人的劳动环境，减少安全隐患，降低生产运行及管理、维护费用，可以大量节约管道、配水间生产系统流程设备及土建原材料等；而且太阳能供电方式既解决了井口无电源的问题，同时兼具安全、绿色环保等优点，因此该项技术的推广和应用，能够使油田逐步成为“产能大户、节能大户、节约大户”，变成集约化、节约化可持续发展的现代化大型企业。因此，在油田推广实施该项目的必要性是显著的，是符合国家产业政策的。2009年3月在港西油田选择了

18、3口井开展了先导实验，项目已于2010年3月6日通过了由中国石油大港油田组织的项目验收组的验收，并取得了专家的认可和好评。中国石油股份公司有关方面负责人指出，简化是一场革命,地面系统建设是节能减排的载体，各油气田企业要因地制宜地学习和推广油田简化优化经验，把简化作为今后工作践行的理念，总体规划，分步实施，做好前期研究，多因素比对，并延伸到大系统。地面集油系统建设要做到技术先进适用、安全环保达标、布局经济合理，促进节约型企业建设目标的实现。太阳能供电全无线变送器注水井生产参数远程测控系统为优化简化的顺利实施与成功提供了基础与关键的技术支撑。中石油总公司决定在各大油田应用本系统，因而本系统市场前景

19、广泛。2 .研究目标太阳能供电全无线变送器注水井生产参数远程测控系统是一个集采集、自动控制、传输、监测、展示和分析于一体的信息化管理系统。可实现对注水井工作参数的自动采集，注水量的本地闭环控制及远程在线实时监控、相关参数的设定，报表、图文的自动生成和计算，并通过局域网在相应的Web发布，以及各种工况的提示报警，实现注水井生产参数远程监测、展示和统计分析，实现单井注水量的本地和远程控制管理。总体目标如下：(1)实现水井工况数据的自动实时采集、解析、入库，无需人工干预；(2)系统自动完成对数据的分析，生成各种分析报表；(3)水井客户端管理软件实现对水井运行参数、采集制度的设置。(4)使用Web发布

20、功能，实现相关人员利用浏览器了解注水井的工况和各种报表数据的浏览，注水量的远程设定；(5)利用用户、权限的合理分配，让使用人员了解权限范围内的信息；(6)现场设备统一使用直流安全电压，并充分利用休眠机制，最大限度地降低系统耗电，保证长期平稳运行。(7)采用“微功耗”设计理念，“拖带”技术，实现一套太阳能供电RTU系统拖带两个智能流量控制器的功能。预计可取得如下成果：可本地和远程实时反映注水井工作状况；根据配注要求自动调节水量，可明显提高注水井的执配能力和分注合格率；可实现水量和压力的超限报警以及阀门堵转报警，及时反映注水井出现的问题；生产曲线、报表自动生成，便于单井管理，提高生产时效；能够实现

21、注水井数据实时监测和超限报警，提高单井的管理水平和决策力度；采用“微功耗”设计理念，进行有效电源管理，降低系统静态功耗，延长电池供电时间，提高电池使用寿命,同时兼具一套光伏供电的RTU系统可以托带两个智能流量控制器，降低了投资成本。系统具有较强的可操作性和可维护性，设备采用专门设计的快速拆装接口，便于修井作业前后的设备拆卸与恢复。采用太阳能供电技术，实现了安全、环保、经济、节能减排；可以规范和优化注水井井口工艺流程；能够为油田注水开发提供及时、准确、可靠的生产信息,为实现数字化油田建设打好坚实的基础。3 .主要研究开发内容太阳能供电全无线变送器注水井生产参数远程测控系统是一套融合计算机技术、微

22、功耗技术、自动化技术、无线数据传输、图像识别等软件与硬件的综合处理系统，同时响应国家推行绿色环保节能的太阳能方式给系统及设备供电，服务主体为石油开采企业。系统的主要目的为实现油田数字化、降低油田开发成本、提高劳动生产率。本系统主要包括油井生产工况处理专家系统及井口数据采集单元。其中井口设备由微功耗无线压力变送器和微功耗无线温度变送器、智能流量控制器、流量计等数据采集装置和测控主机、GPRS无线数据远传设备两部分组成。微功耗无线压力变送器和微功耗无线温度变送器将采集到的压力、温度数据通过短距离无线方式发送到测控主机，智能流量控制器通过485总线将采集的流量、流速等相关信息发送到测控主机，测控主机

23、将收到的数据进行必要的预处理，再通过GPRS无线数据远传设备转发到数据中心。位于数据中心的注水井工况专家分析系统对数据进行存储、分析、处理和Web发布等。该系统还可实现注水井日配注水量、流速、压力数据的自动计量，并依托网络远程设置日配注水量，自动闭环调节阀门开度，完成流量的全自动调节，从而真正的实现油田管理部门对注水井运行工况的实时监测和远端控制，为油井管理提供科学依据。本系统实现对注水井工作参数的自动采集，注水量的本地闭环控制和远程控制，相关报表的自动生产和计算，并通过局域网在油田公司展示。其主要研究内容有：外环境应用的智能流量控制设备及流量计与智能流量控制器之间的闭环控制，如何实现快速、稳

24、定、准确的调节；流量计与阀门的电源系统以及与RTU之间的通信；注水井工作参数远程采集与流量控制；注水井无线智能监控网络系统开发与应用，后台数据库管理和分析、存储、统计等。后台数据库采用SQL,前台采用web浏览器显示；无电源注水井供电方式试验与推广；“拖带”、“微功耗”设计理念的应用，使得一套太阳能供电RTU系统，带两套智能流量控制器，以降低优化简化投资成本。4 .项目创新点及拟解决的关键技术问题太阳能供电全无线变送器注水井生产参数远程测控系统对注水井进行流量的远程控制调节是我国注水井自动化技术的首次试验和应用，极大的提高了油水井自动化技术程度，弥补了国内该领域的空白。(1)进行系统优化，延长

25、供电时间。井口所有设备均采用“微功耗”设计理念以及进行了有效的电源管理，对各个设备进行了多方面优化，降低系统的静态功耗，提高了蓄电池的使用寿命，实现的安全电压下的水量智能控制；当系统不进行流量调节时，系统可自动断开调节阀的电源，从而有效降低了调节阀的静态损耗；同时，当RTU检测到蓄电池电压低于工作电压下限值时，为保证系统能得到有效监控，RTU将不再执行流量调节指令，太阳能充电充足后，继续调节。(2)智能流量控制装置集控制器、电动调节阀、流量计集成一体，装置可根据干线压力变化自主调节阀门，以满足日配注要求。(3)压力为无线传输，降低管理难度。注水井回压、套压和干线压力检测均采用全无线通信，极大的

26、简化了井口布线，方便了注水井的日常管理，降低了维护难度。(4)合理优化井口布线工艺，便于作业维护。系统设计了快速拆卸接口，极大的方便了修井作业前后的设备的拆卸和恢复。RTU与智能流量控制器之间的线缆采用特殊处理，采用镀锌管，深埋(0.5米)，并做了防水处理。克服了有线设备线缆易进水、折断，修井作业后系统恢复困难等不足，经过这项改进，没有发生因作业造成线路进水和拆断的情况。(5)低功耗无线压力变送器和流量控制装置均安装了防盗外壳，这不仅在一定程度上降低设备被盗可能性，同时也由于设备不外露，提高了设备的使用寿命以及增强了现场操作人员的安全性。如图4-5-1和图4-5-2所示。(6)采用光伏供电，即

27、解决供电问题又节能、环保、安全、经济。(7)系统选用低扭矩磨轮式阀门，降低电机负荷，兼具主机拖带技术，降低投资成本，使一套光伏供电系统能同时驱动两台流量控制，有利于地面分注井实施。(8)该系统内嵌多家知名企业生产的流量计通信协议，可帮助油田利用原有流量计，进行一体化改造设计，从而进一步降低了油田优化简化的成本。(9)采用双闭环方式进行注水井流量调节的设计思路，可有效提高调节的实时性和可靠性。图4-5-1流量控制装置防护设备图4-5-2无线压力变送器防护装置5 .研究方法和工艺技术路线5.1工作原理如图5-1-1所示为注水井远程控制系统信息框图。在该系统中，用户通过网络远程设置注水井日配注水量，

28、相关信息通过GPRS网络发送到RTU进行鉴别和处理，合法的数据将会由RTU发送到智能流量控制器，智能流量控制器将利用PID算法自动闭环调节阀门开度，同时将即时流量数据和累计流量数据及其他相关数据传送到RTU；无线压力变送器完成各种压力的测量并即时传输到RTU,RTU将采集到的流量、压力等数据利用GPRS网络将数据回传到油田企业内部网，在油水井服务器端自动生成相关报表并通过局域网在网页上发布。太阳M共电RTU地面分注井图5-1-1注水井流量远程控制系统信息流程示意图5.2技术路线5.2.1本地流量检测和阀门控制本地流量计采用的是流量积算仪，阀门控制采用的是磨轮结构电动阀门。流量计和阀门的供电采用

29、本地测控主机（简称uRTUv,下同）供电的太阳能蓄电池控制，供电线路和RS-485通信线路都通过深埋线路设计，可以大大降低水井维护导致线路断裂。流量计按照设定的采集间隔与RTU进行通信，并将当前流量值发送到RTU,RTU收到流量即发送的收据后，转发到后台。同时后台发送一个设定的流量值到RTU,RTU收到后台发送的数据后，将之与存储的流量值进行比较，如果比较结果相同，则不下发流量设定值，如果不同，则发送收到的流量设定值。智能流量控制器收到新的流量设定值值后，将重新启动阀门自主调节开度，以使流量满足用户设定的要求。5.2.2、 本地油压、套压、干线压力检测和传输本地油压、套压和干线压力检测采用的是

30、微功耗无线压力便搜购年期，其主控芯片为MSP430单片机，变送器在每个采集周期通过短距离无线传输方式向RTU发送压力数据。5.2.3、 本地RTU该产品适用于DC7-36V,用来接收并执行控制中心控制指令；管理控制压力变送器、流量计等外围设备完成压力、流量以及人员入侵、压力超限、流量超限、流速异常等报警信息的采集、存储和转发。5.2.4、 后台处理现场采集数据经由信息中心接收进入局域网后，由自动计量系统进行处理。压力、流量数据以统一格式存入油田公司自动计量数据库，对数据进行管理。后台数据库采用SQL,前台采用WEB浏览器显示。5.2.5、 3实施方案考虑到如下几方面因素以及油田注水井的现状和设

31、备的兼容性，我们设计了光伏供电方案。(1)安全因素：井口流量控制装置采用直流24V的安全电压供电。(2)可维护性：售后服务最优化，维修成本最小化。(3)兼容互换性：无论何种井别，RTU及主要设备都应具有通用性。(4)投资最小化：有效利用原有设备及成熟技术，尽可能减少重复投资。光伏供电方案图5-3-1光伏供电流量远程控制流程图光伏供电方案信息处理框图如图5-3-1,该方案具有如下特点：(1)采用两块15W的太阳能电池板和两节12Ah12V的蓄电池为RTU、无线数据远传设备和流量控制装置提供动力电源。(2)RTU采用我公司微功耗测控主机，进行数据的处理、存储、转发；并对光伏供电系统电池电压进行监测

32、合理使用电源，以避免蓄电池因过度放电而损坏。(3)压力变送器采用我公司自主研发、生产的WLPo60IA型微功耗无线压力变送器，取消了井口布线，降低施工和日常维护管理难度。(4)流量控制装置采用的是我公司与相关厂家联合研制的微功耗流量控制装置。5.4计划达到的技术经济指标1、工作压力：16MPA,压力范围：025MPa;2、流量控制精度：5%(日配注量小于50/为5%疗/，日配注大于50一为10%根3)，流量范围：0.4m3z-8.0m7z;3、工作压差13MPA；4、采用太阳能供电方式，供电电压为DC24V；5、采用“微功耗”理念，充分降低设备功耗，无采光情况下蓄电池连续工作时间：96小时；

33、同时具备一个RTU托带两个智能流量控制器的功能；6、干压波动，自动调节，确保注水平稳；7、智能流量控制器选配低扭矩磨轮式调节阀、使用DC24V直流安全电源，同时具有手动、自动双控制流量功能；8、通讯方式：RS485无线远传；9、通讯协议：ModbusRTU；10、井口流量计的底数与网上的展示数据一致；IK充分利用原来流量计；12、具备无线远程自动调水功能；日配注可远程设定、控制；具备资料录取及测试要求；13、具备人机界面显示注水井压力，日配注，瞬时流量，累计流量等数据，能够实时在线计量、传输、展示水量、压力等；14、具备压力超限、流量超限、流速异常、阀门堵转等相关报警功能；5.5可行性分析5.

34、5.1技术支撑天津市万众科技发展有限公司具有在低功耗测控主机、微功耗无线压力变送器、微功耗无线温度变送器、无线远传、后台数据接收和处理、前台数据展示等方面取得了多项研究成果和专利技术。目前，公司独立研发、生产的“全无线变送器油井生产参数远程测控系统”已在油田广泛应用，为油田地面系统的简化优化提供了技术保障。天津市万众科技发展有限公司具有一批可持续发展的研发力量和现场技术支持、维护队伍，具备较强的工业自动化项目的研发和生产能力。在注水井远程流量控制系统研究过程中，我们联合流量计仪表公司（如浙江富马、苍南天信等流量计仪表公司），共同进行产品开发和技术改造，同时天津市万众科技发展有限公司在不断用一流

35、的技术，做一流的产品，培养一流的人才，成就一流的企业。5.5.2各部件独特的设计，保证了系统运行可靠稳定。本地设备：微功耗测控主机（RTU）图5-5-2-1微功耗测控主机（RTU）微功耗测控主机是我公司自主研发、生产制造的，适用于不同供电方式的油水井。在注水井流量远程控制系统中，测控主机管理微功耗无线压力变送器和智能流量控制装置完成压力、流量和流速的采集、存储、显示、转发及远程注水量的调控。具有本地显示压力、流量、流速等相关数据功能；同时具有系统的工作电压、电池电量、充电控制、开关机状态判别、压力超限、流量超限、流速异常、阀门堵转等相关报警功能。其技术指标如下：(1)工作电压和功耗：12V直流

36、静态功耗600mW,通过GPRS网络进行远程数据通信时，瞬态不超过24W。(2) 485有线通讯地址范围：0255。(3)通信距离：井口微功率无线通信距离0T50m,GPRS无线通信无限制。(4)适用环境温度：-3080。(5)适用相对湿度：10%90%,不结露。(6)通过微功率无线方式可以处理以下重要参数：油压、套压、回压、温度、油管注水流速、油管注水流量，套管注水流速、套管注水流量、油管的设定流速和套管的设定流速以及相关报警参数等。(7)可使用GPRS通信网络无线传输数据。微功耗无线压力变送器如图5-5-2-2所示的微功耗无线压力变送器为我公司专利产品，该变送器负责接收测控主机指令，完成

37、油压、套压、干线压力等压力数据的测量和传送；具有数字显示功能，便于现场观察及设置，可以在现场设定采集间隔、数据发送间隔、报警上下限等参数。变送器采用“微功耗”设计理念，进行了电路设计、用电管理、通信协议的优化；采用微发射功率和高灵敏度接收策略；具有电池电量实时在线监测功能，低于设定值自动报警，提醒用户及时更换电池；严格按照国家无线电管理委员会对民用无线控制装置的技术要求生产，使用不受限制的433MHz公用频道,不必申请专用频率;采用码分多址调制方式，允许在同一区域多部设备间传输数据而不会相互干扰；数据可靠传输距离可达0T50米。其具体技术指标如下：图5-5-2-2无线压力变送器(1)测量精度：

38、05级；(2)供电电池：一次性锂电池，电池寿命可达2年以上；(3)静态功耗：小于45A;(4)通信距离：微功率短距离无线通信距离0-150m；(5)适用温度：-3080；智能流量控制器如图5-5-2-3所示，智能流量控制器由低扭矩磨轮式调节阀与流量计组成的。该装置中的流量计内部集成了电机控制算法，流量、流速数据的采集和传送以及注水井日配注水量的动态调控等程序。其特点如下：流量计采用电子液晶中文显示，具有瞬时流量、累计流量及日历显示；采用EEPROM数据存储技术可防止数据丢失；同时具有内部与外部按键，通过外部按键可设定日注水量;可同时输出流量脉冲信号及调节阀开度反馈信号；具有RS485通讯接口，

39、可实现双向通讯控制及无线远传控制功能；具有超流量保护及流量计故障限流功能；流量计量采用磁电式流量计，无可动部件、耐高压冲击；采用了先进的磨轮调节技术，在高压下实现低扭矩，高安全性和密封性；图5-5-2-3智能流量控制装置智能流量控制器中的磨轮式调节阀较之传统形式的调节阀有着诸多的优点，传统形式的调节阀一般采用螺纹阀杆升降式结构，调节流量费力耗时，阀座易堵易卡，关闭不严，使用寿命短等缺陷。而磨轮式调节阀，设计了两块各带有二个圆孔的磨轮相对作旋转运动，通过改变介质的流通截面积，进行调节流量，工作原理如图5-5-2-4所示，其结构原理如图5-5-2-4所示。介质流体从阀门的进口端进入阀腔内，假设阀门

40、正在关闭状态，如图5-5-2-4（八）所示，两磨轮上的节流孔处于垂直相向位置，流道被完全堵死；随后当电动执行机构开始转动一定的锐角角度，并通过阀杆的连接传递，使动磨轮也随之转动了一个锐角，这时两个磨轮的相对位置就形成了如图5-5-2-4(b)所示，工作面上的流道为两个月牙孔，流体通过两月牙孔被分成两股支流，以后再合并为一股从阀门的出口处流出。调节流量的大小也就是使阀杆在90角度之间的任意转动，改变由两块动、静磨轮组成的流道流通面积的大小来实现的，其工作面上流道变化的全过程就似天体月亮的圆缺变化的模样，当执行机构继续转至全开位置时，流道被完全打开，工作面上的流道截面好像两颗满月的月亮，(如图5-

41、5-2-4c)所示。另外，阀门在工作中，流体对磨轮产生了一定的压力，使得动、静磨轮始终紧贴在一起，更加强了工作面的气密性，就在逆流工况时，也具良好的密封性能。（八）调节阀关闭(b)调节阀开启(c)调节阀完全开启图5-5-2-4磨轮式调节阀原理图图5-5-2-5流速调节控制框图在该装置中，电机控制算法集成到流量计中，流量计与调节阀自构成了一个闭环的控制回路，当流量计接收到RTU发出的日配注和流速调节时，流量计通过PID算法控制调节阀调节到符合控制精度要求的开启度，其控制框图如所示。采用这种小闭环调节，有效地降低了数据传输量，增大了调节的实时性和可靠性，这也是流量控制装置能自主根据干线压力变化调节

42、调节阀的开启大小。此外，PlD控制算法已经固化在流量计中的信息处理芯片中。表5-5-2-6为整个智能流量控制器参数表。表5-5-2-6智能流量控制器参数型号项目LDZ-15LDZ-25LDZ-50LDZ-80公称口径（mm）15255080公称压力（MPa）1.6-42允许最大压差（MPa）32最大输出扭矩100Nm流量调节范围（加3/人）0.1-20.4-82.5505-100计量精度等级0.5；1.0控制精度见图5-5-2-7工作电源DC24V启动电流（最大）1.75A动态电流300mA静态电流4mA电机额定功率IOW流量计工作电流100A阀体材料WCB；SUS316阀芯材料（磨轮）SUS

43、401连接方式法兰GBT9115.4-2000电气接口M20l.5防爆等级/防护等级ExdIIBT4/IP68图5-5-2-7智能流量控制器控制精度曲线光伏供电系统在注水井流量远程控制系统采用的光伏供电系统中，供电持续性是最为关键技术之一。光伏供电系统由太阳能电池板、太阳能充电控制器、蓄电池（组）组成。为确保电力供电持续性，我们在原注水井自动计量与监测系统基础之上添加了一块太阳能板和蓄电池，也就是目前该系统采用了两块20W的太阳能电池板和两节12Ah、12V的蓄电池为RTU、无线远传设备和智能流量控制器提供动力电源。如图5-5-2-8所示光伏供电系统使用外观图。图5-5-2-8所示光伏供电系统

44、使用外观图为保证光伏供电系统的持久性和可靠性，我们对系统做了如下一些改进：(1)选用低扭矩磨轮式阀门，降低电机负荷，使一套光伏供电系统能同时驱动两台流量控制，有利于地面分注井实施。(2)低于电池电压工作下限值，暂时关闭流量调节功能,蓄电池电压符合要求时，打开流量调节功能，避免蓄电池过度放电致使蓄电池永久性损坏。(3)采用“低功耗”设计理念，降低系统静态功耗，延长电池供电时间，提高电池使用寿命。后台配置：水井计量专用服务器及其配套程序截至目前，我们在油水井计量应用服务器技术不断的升级,在注水井应用方面，已经实现了如下功能：(1)根据用户设定采集间隔发送采集指令自动采集和数据存储;(2)运行GPR

45、S数据管理中心程序，通过油田公司数据网关，与油水井测控主机(RTU)进行数据交换；(3)处理客户端指令，对RTU进行设置和控制；(4)进行报警信息处理，并利用油田短信平台根据设定的关联短信功能向相关人员发送报警短信；(5)具有强大的数据存储和处理功能，可以同时保留每口油水井的所有数据，用户可以根据工作需要进行报表、打印等操作和功能。控制终端水井基本数据、水井测控设备运行参数、报警参数设置。包括：(1)设备编号的设定，监测时间的设定，远程参数的设定与修改，监控设备的添加、删除，精度系数的修正等；(2)根据用户设定采集间隔发送采集指令自动采集和数据存储；(3)处理客户端指令，对RTU进行设置和控制

46、4)井口压力、流量手动即时采集；(5)警报关联短信设置；(6)历史资料的查询，具有井口压力、流量数据、报警信息等数据及图表、曲线的查询。后台数据库展示平台(1)可以实时显示设备状态，现场数据采集终端的数据实时传入服务器，打开相关界面可实时显示该井的工作状态数据,如井口压力、流量数据等(如下图所示)；H控制器采集时间油压(MPa)套压(MPa)干压(MPa)油管(m3h)油管当日注水(m3)油管累计三(m3)管节数油调次油阅开度C)管节能油调功套管调速(m3h)2套管累计量G首节数套调次套附开度C)管节能套调功电港电压电港状塞西40662010-3-30:00:007.437.532.6022.9015904230打开3.3931.1110521833打开25.60正常西40-6-62010-3-223:00:007.467.562.5220.3415901230打开3.4427.78105177