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油田自动化系统中的油井监控技术应用[摘要]：近年来，随着我国油田开采技术的不断进步，各种先进的技术逐渐应用到油田开采过程中，有效的提升了油田开采的效率。
尤其是油田自动化系统的广泛运用，更为油田的开采提供了有效的技术支撑。
在油田自动化系统中合理的使用油井监控系统，则能够对自动化系统起到良好的控制作用。
本文就主要针对油田自动化系统中油井监控技术的应用进行就简单的探讨。
[关键词]：油田自动化系统油井监控技术油田开采中图分类号：te133+.2 文献标识码：te 文章编号：1009-914x（2012）26- 0608 -01油井监控水平是影响油田自动化系统水平的一个关键因素，技术的不断进步，促进了油田自动化趋势的不断增强，油井监控技术的运用在提高油田生产值效率、优化需求指标方面有着重要的促进作用。
油井工艺以及自动化水平的提升，对油井控制质量提出了更高的要求，而且油井控制质量对于油田自动化系统的需要的油井数据的可靠性有着直接的影响，为此，我们应当不断的提高油田自动化水平，合理的运用油井监控技术，在提高油田开采效率的同时，实现能源和资源的节约，降低工作人员的作业难度。
一、对油井不同阶段的监控1.自喷井的监控。
自喷井的监控主要是针对油嘴阀位数以及开度进行控制，同时对套压、油压、油温等数据进行采集，通过对采集到的数据进行总结和分析，对油井系统进行测试，进而获得石油产量等相关的评估数据，以此来为油田的开发提供一定的数据支持。
油井远程终端装置通过无线或有线等通讯方式传输数据到中央监控，中央监控根据产能需要，可以远程调节油嘴阀位开度，有效合理得控制单井原油的产量。
对油嘴开度进行合理控制也是控制油田石油产量的一个途径。
2.电潜泵油井的监控。
电潜泵油井的控制机构是由电潜泵远程装置和变速驱动器构成，变速驱动器完成对电潜泵的控制工作，远程装置负责采集相关数据，控制变速驱动器。
远程装置通过终端mtu 与中央监控进行通讯，根据相关的生产需求指标，中央监控对电潜泵进行有效控制。
油井远程监控系统采集层设备RTM的设计与实现李凤民;潘居臣;宋松;肖棋;丁大伟;张威;梁华庆;曹旭东【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2016(24)5【摘要】所设计的油井远程监控系统采用三层架构,分别为数据采集层、数据传输层和数据处理层;文章详细介绍了采集层设备RTM(remote terminal measurement)主要功能模块的硬件设计与软件开发;RTM采用ARM处理器STM32F103作为核心控制器,通过485通信与传输层设备RTU (remote terminal unit)相连,可完成油井油压、油温等生产参数的自动采集、抽油机皮带轮转速的实时检测以及油井启停的远程控制等功能,具有兼容性好、易拓展和适用范围广等特点;所设计的系统已在油田现场部署应用,不仅可以降低工人劳动强度,提高工作效率,而且可及时发现油井的异常情况并及时采取措施,保障了油井生产安全运行.【总页数】4页(P89-92)【作者】李凤民;潘居臣;宋松;肖棋;丁大伟;张威;梁华庆;曹旭东【作者单位】中石油华北油田分公司数据中心,河北任丘062552;中石油华北油田分公司数据中心,河北任丘062552;中石油华北油田分公司数据中心,河北任丘062552;中国石油大学(北京)地球物理与信息工程学院,北京 102249;中国石油大学(北京)地球物理与信息工程学院,北京 102249;中国石油大学(北京)地球物理与信息工程学院,北京 102249;中国石油大学(北京)地球物理与信息工程学院,北京102249;中国石油大学(北京)地球物理与信息工程学院,北京 102249【正文语种】中文【中图分类】TP23【相关文献】1.油井监控系统传输层设备RTU的设计与实现 [J], 王文星;梁华庆;曹旭东;李凤民;潘居臣2.基于RTU油井远程测控系统的数据采集与传输层软件设计 [J], 董明明;孙万蓉;陈梓馥;程璐璐;王政;贾海龙3.基于网络的自动化设备远程监控系统现场层设计与实现 [J], 赵建新4.基于网络的自动化设备远程监控系统现场层设计与实现 [J], 赵建新5.油井远程监控系统设计与实现 [J], 梁昌晶;裴宗贤;巩峰;陈亚军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
抽油机控制系统一、产品综述：本产品是由东北大学—施耐德电气联合实验室自主开发的完全创新的产品，是目前解决抽油机实时监控的最佳，最完整的方案。
该系列产品的核心技术是采用目前国际先进的油井中频电加热和基于GPRS（或数传电台）远程传输技术，可通过西门子PAC3100实时监控油井电气数据，并通过上位机反映给管理者。
本产品主要特点和功能如下：1.中频电加热节能控制目前油井电加热系统大多采用井口恒温控制策略，针对其井口温度设定值合理度不高且无法动态调节所导致的电能浪费问题，提出了一种基于油井中频电加热的技术控制策略。
该控制策略是以确保产量并降低单位产量的电能消耗为目的，利用PID优化算法对井口温度的给定值进行优化控制，以便系统总功率（即抽油机输出功率与加热电源输出功率之和）运行在最佳状态。
油井电加热系统存在着非线性、大滞后、建模难等特点，采用常规方法控制效果不佳。
故应用模糊控制对加热电源的输出功率进行调节，从而对井口温度进行控制。
2.实时静态数据采集技术本产品采用西门子PAC3100电子仪表对数据进行采集。
是一种综合性强，功能强大的数据采集产品。
可对电压，电流，功率，电能，功率因数进行实时采集。
除此之外还可以检测测量值的最大值和最小值，满足各用户的需求。
同时大尺寸的LCD图形中文显示屏，使操作更为便利。
3.远程传输技术本产品针对不同客户的需要提供两种传输方案可供选择。
（1）基于GPRS的远程传输整个抽油机无线远程监控系统主要划分为三个部分：现场采集子系统、数据无线传输系统和上位机监控软件。
现场采集子系统完成对电压、电流等参数的采集，实现对数据的发送，接收处理：数据无线传输系统采用GPRS通信模块，完成数据从采集到监控中心的数据传输工作（2）数传电台远程传输数传电台是借助DSP 技术和无线电技术实现的高性能专业数据传输电台。
它提供某些特殊条件下专网中监控信号的实时、可靠的数据传输，具有成本低、安装维护方便、绕射能力强、组网结构灵活、覆盖范围远的特点。
油井抽油机运行状态监测技术研究油井抽油机运行状态监测技术研究摘要：油井抽油机运行状态的监测对于油田的安全运营和提高产能具有重要意义。
本论文主要研究了油井抽油机运行状态监测技术的发展现状和关键技术。
首先介绍了油井抽油机的概念和工作原理，然后详细介绍了目前主流的油井抽油机运行状态监测技术，并对其优缺点进行了分析比较。
接着，介绍了近年来油井抽油机运行状态监测技术研究的发展趋势和挑战，并探讨了未来可能的解决方案。
最后，根据研究结果提出了几点对于油井抽油机运行状态监测技术研究的建议。
关键词：油井抽油机；运行状态监测；技术研究1. 引言油井抽油机是油田开采过程中的重要设备，其运行状态对于油井的安全运营和提高产能具有重要意义。
因此，开展油井抽油机运行状态监测技术的研究具有重要的理论意义和实用价值。
本论文主要研究了油井抽油机运行状态监测技术的发展现状和关键技术。
2. 油井抽油机概述油井抽油机是用于油井中抽取地下原油或天然气的设备，它由电机、减速器、曲轴和连杆机构等部分组成。
油井抽油机的工作原理是通过电机带动曲轴进行旋转，从而通过连杆机构将旋转运动转变为往复直线运动，从而实现抽取原油或天然气的目的。
3. 油井抽油机运行状态监测技术目前，油井抽油机运行状态监测技术主要包括振动监测技术、温度监测技术、声音监测技术和电流监测技术等。
3.1 振动监测技术振动监测技术是通过监测油井抽油机振动信号的变化来判断其运行状态。
振动监测技术可以通过安装加速度传感器等设备来实现。
振动监测技术可以实时监测油井抽油机的振动情况，有助于判断其运行状态是否正常。
然而，振动监测技术对于监测故障类型的区分能力较差，无法准确地判断故障类型和位置。
3.2 温度监测技术温度监测技术是通过监测油井抽油机各个部件的温度变化来判断其运行状态。
温度监测技术可以通过安装温度传感器等设备来实现。
温度监测技术可以实时监测油井抽油机各个部件的温度情况，有助于判断其运行状态是否正常。
2021年 / 第7期 物联网技术智能处理与应用Intelligent Processing and Application590 引 言在低渗超低渗油田的开发过程中，由于油井供液不足，导致活塞在泵筒干磨，不仅降低了抽油机效率，并且损坏了活塞和泵筒，造成了资源的严重浪费，增加了采油成本。
因此，需要根据油井的开采状态，合理调整抽油制度[1-3]。
目前，国内外各大油田主要采用单闭环控制系统对抽油机进行启停控制。
早在20世纪90年代，大庆油田就研制出了基于抽油杆载荷量的抽油机自动控制系统，这种方法实际应用时误差大、停井时间过长，并没有实质性地提升抽油效率[4]；中国石油大学在2011年研究了基于综合诊断的抽油机变频控制技术，通过对抽油机的温度、载荷、电压、电流、位移等数据进行综合分析，得到最佳运行频率，实现抽油机的自动变频控制，该方法新颖，但算法过于复杂，并未实际推广使用[5]。
辽河油田于2012年研制了基于动液面的自动抽油机控制系统，现场使用效果不太理想[6]。
此外，现场大多数抽油机控制系统采用无线WiFi 的通信方式进行抽油机井口设备和远程监控平台之间数据传输，WiFi 信号覆盖范围小，并不适合远距离传输数据[7]。
本文通过对物联网技术进行研究，提出了一种基于物联网的油井智能间抽控制系统。
该控制系统主要包括动液面监测仪、示功图采集模块、间抽控制柜和间抽监控后台，形成双闭环控制系统，基于无线4G 网络进行数据传输，实现了对抽油机工作状态的实时采集、可靠传输、智能控制和动态监测等。
现场运行结果表明：该系统实用可靠、整机性能良好，解决了低渗井能耗高、泵效低的问题，获得了良好的经济效益。
1 基于物联网的智能间抽双闭环控制系统原理基于物联网的智能间抽双闭环控制系统原理如图1所示。
外环控制抽油机启停，内环控制抽油机工作频率，进而控制采油速度。
图1 双闭环控制系统原理动液面监测仪实时监测油井动液面，并根据给定沉没度，结合预置的抽油机启停控制算法，得到启动或者停止抽油机的指令，使得抽油机在给定沉没度附近的某个误差范围内工作，形成外环闭环。
油井智能分层采油技术及其应用发布时间：2022-11-29T08:31:17.191Z 来源：《中国科技信息》2022年15期第8月作者：薛胜龙[导读] 油井智能分层采油技术是油井分层认知和精细开发的关键，适用于抽油机井的分层测试和分层开采。
薛胜龙贵州航天凯山石油仪器有限公司贵州省贵阳市 550009摘要：油井智能分层采油技术是油井分层认知和精细开发的关键，适用于抽油机井的分层测试和分层开采。
本文主要介绍一种油井智能分层采油技术，使用封隔器将井下各油层分隔开，通过地面仪器依靠井下电缆对井下测控仪进行操作控制，运用井下测控仪在线监测和可控开关功能，一趟管柱实现井下找水、堵水、调层、分层测试、分层开采等多项功能。
关键词：分层采油；找水；堵水；分层测试1 引言随着油田多层系开发的不断深入，部分储层含水逐年上升，层间干扰矛盾日益加剧，开采难度不断增大[1]。
一般油井多采用多层笼统合采工艺，无法准确获得某一地层的详细参数，不能针对性的优化工艺措施有效开采目的层。
为了稳油控水，充分挖掘剩余油潜力，各大油田逐步采用分层采油技术。
传统的分层采油技术每次只能生产1个油层，调层时需要再次作业，生产成本高。
油井智能分层采油技术能够一趟管柱实现井下找水、堵水、调层、分层测试、分层开采等多项功能，可以快速有效的识别和筛选潜力油层进行生产，降低生产成本，进一步挖掘多层系油井的生产潜力。
2 技术介绍2.1 系统组成油井智能分层采油系统主要由远程监控中心、地面测控仪、配电柜、通讯电缆、封隔器、智能分采仪、生产管柱等组成。
2.2 技术原理油井智能分层采油技术是通过下入封隔器，对油井进行细分层[2]，各油层对应位置均下入智能分采仪，地面设备通过井下电缆给智能分采仪发送指令，控制井下智能分采仪依次进行调控，找到主生产油层和高含水层，根据开采方案封堵高含水层，开采主生产油层。
（1）设计井下管柱并下井：根据井况参数设计油井智能分层采油井下管柱，使用封隔器将各个油层分隔开，在每一油层位置串接一个智能分采仪，连同通讯电缆一起随生产管柱下入井中。
《二次调节抽油机液压系统设计与研究》篇一一、引言随着石油工业的不断发展，抽油机作为油田开采的重要设备，其性能的优化与提升显得尤为重要。
液压系统作为抽油机的核心组成部分，其性能的优劣直接影响到抽油机的运行效率和稳定性。
本文针对二次调节抽油机液压系统进行设计与研究，旨在提高抽油机的作业效率和降低能耗。
二、二次调节抽油机液压系统概述二次调节抽油机液压系统是一种通过调节液压泵的输出压力和流量，实现对抽油机运行状态的控制和优化。
该系统通过引入二次调节技术，可以在不同工况下自动调整液压泵的工作参数，使抽油机在最佳状态下运行，从而提高作业效率和降低能耗。
三、液压系统设计1. 系统组成二次调节抽油机液压系统主要由液压泵、电机、控制阀、执行机构等部分组成。
其中，液压泵为系统提供动力，电机驱动液压泵工作；控制阀负责调节液压泵的输出压力和流量；执行机构则负责将液压能转化为机械能，驱动抽油机工作。
2. 设计原则在设计二次调节抽油机液压系统时，应遵循以下原则：（1）安全性：确保系统在运行过程中具有较高的安全性能，避免因压力过高或流量过大而导致的设备损坏或人员伤亡。
（2）高效性：通过优化系统结构和工作参数，提高系统的运行效率和作业效率。
（3）节能性：在保证系统正常运行的前提下，尽量降低能耗，提高能源利用效率。
（4）可靠性：确保系统的稳定性和可靠性，减少故障率，提高设备的使用寿命。
四、关键技术与研究方法1. 关键技术（1）二次调节技术：通过引入二次调节技术，实现对液压泵输出压力和流量的自动调节，使抽油机在最佳状态下运行。
（2）智能控制技术：采用智能控制技术，实现对抽油机运行状态的实时监测和控制，提高系统的自动化程度和运行效率。
（3）液压元件优化设计：对液压系统的关键元件进行优化设计，提高其性能和可靠性，降低能耗。
2. 研究方法（1）理论分析：通过对液压系统的工作原理和性能进行分析，确定系统的设计参数和关键技术。
（2）仿真研究：利用仿真软件对液压系统进行建模和仿真分析，验证设计的合理性和可行性。
抽油机控制器产品说明
产品概述：
抽油机控制器是我公司针对油田生产需要，结合采油工程技术、自动化仪表技术、通信技术及计算机技术而开发、生产的智能型控制器，具备油井状态自动检测、油井远程智能控制、油井工况智能诊断、油井示功图采集、油井工艺参数采集等功能。
具有功能性强，可靠性高，应用灵活，操作方便等特点。
控制器支持多种通讯方式，能够在无人值守的情况下实现油井的远程实时监控，及时掌握油井的动态变化，提高油田生产效率，保证安全生产，提高经济效益。
产品特点：
抽油机控制器由控制器和保护箱组成，结合负荷、位移传感器及多种现场仪表可实现示功图、电流图的采集，井口油压、套压、回压、油温的检测，抽油机电机电压、电流等参数的监控，并且支持无线负荷/位移传感器、无线压力传感器、无线温度传感器的接入，方便现场施工、维护。
控制器既可联入控制网络实现远程遥测、遥控，也可独立工作完成各项功能。
结构形式：
抽油机控制器由主控制模块、显示模块、端子板模块、电源模块、通讯模块、无线通讯模块（可选）加保护箱组成。
保护箱可起防雨、防晒、防尘的作用。
抽油机控制器内部结构图
产品特点：
抽油机控制器是在做了大量的现场调研，在技术上有许多独到之处，具体体现为以下几点：∙结构合理，可直接应用于工业现场
完备的供电、检测、控制、操作、安装、防护设计，用户无须二次配置。
外加保护箱，可很好地起到了防雨、防晒、防尘的作用。
∙配置合理，具有很强的现场适应能力
具有AI、DI、DO、RTD等多种类型的输入、输出信号。
具有24V仪表电源输出，可直接入两线制仪表。
可检测负荷、油压、套压、回压、油温、电机电压、电机电流、启停状态等不同类型的信号。
可满足开关、报警、紧急停车等不同类型的控制要求。
∙故障主动上报功能
支持故障主动上报功能，更迅速地反应现场的故障，及时处理，减少损失。
∙无线仪表接入功能
支持无线仪表接入功能，方便现场施工及维护工作。
可以同时接入无线示功仪、无线油压、无线套压、无线温度等仪表，适应油田井口采集需要。
∙灵活的通讯方式，标准的通讯协议
提供三路对外串行接口、一路以太网接口。
可配接无线网桥、数传电台、GPRS DTU等多种远程通讯设备。
支持标准的Modbus RTU协议。
∙现场监控和远程监控兼备，为系统操作、诊断、维护和升级提供了方便
控制器可作为控制系统中的一个站点联网工作，也可独立运行完成各项功能。
通过手操器可现场设定控制器参数，也可远程设定，参数可组态。
控制器程序可实现现场下载，软件升级容易。
∙工业标准设计，能够工作于各种恶劣环境
内部器件均选用优秀的工业级产品。
具有卓越的温度特性，可在恶劣环境下工作。
使用温度可达-40℃~70℃。
∙充分的可靠性设计，严格的质量检验，为用户提供了可靠的保证
电源、信号入出口均有保护措施，并与主控电路隔离。
具有看门狗及数据掉电保护功能，可长期保存设定参数及历史数据。
产品功能：
具有如下功能：
数据采控模块：监视抽油机生产工况，可按随意设定时间间隔采集油井功图，采集油压、套压、油温、动液面等现场参数，远程智能控制抽油机启停。
节能模块：具有空抽控制、间抽控制和连喷带抽控制功能，可使抽油井、抽油机运行在最佳工作状态，也可起到节能增产的作用。
诊断、安全模块：通过功图专家诊断软件，可判断当前油井的实际工况如出沙、结蜡、供液不足、漏失、碰杆、脱杆等工况。
对油杆卡杆、断杆，盘根漏油，电机过流、断相，油管漏失等进行停机安全保护与报警。
电能模块：电能模块可实现电机电力参数的采集,包括三相电压、电流、有功功率、无功功率，功率因数，今日耗电量、昨日耗电量等。
故障主动上报模块：抽油机现场故障主动上报功能，最快速度应对突发事件
无线仪表接入模块：支持接入无线负荷/位移传感器、无线压力传感器、无线温度传感器，方便现场施工维护。
远程通讯模块：抽油机启停的远程遥控，远程读取、设定工作参数。
主要功能说明：
示功图检测
通过负荷传感器检测一个冲程内负荷的变化，通过位移传感器检测位移的变化，由此得到负荷随位移的变化关系（示功图）。
比例图反映的是图形的形状，实际图可反映出实际的负荷值。
空抽控制
油井的空抽会造成很大的危害，通过设置空抽控制点和停机时间来实现空抽控制。
当实测功图包含空抽控制点时，控制器认为此时深井泵仍具有一定泵效，继续运转；当连续测得的几幅功图（此值可设）均不包含此点时，控制器认为深井泵发生空抽，自动停机；当停机一段时间，液面恢复后，又自动启抽，从而实现空抽控制。
此控制方式可起到节能的作用。
负荷超限控制
当抽油机正常工作时，负荷和负荷跨度处在一定的范围之内。
当抽油机出现异常，如卡杆或断杆时，负荷或负荷跨度会超限，此时控制器会给出报警信息并自动停机，防止电机和泵损坏。
峰谷节能控制
抽油机控制器可定点设定抽油机的启停，这样抽油机就可根据生产需要，错开用电高峰对抽油机进行管理。
此控制方式也可起到节能的作用。
连喷带抽控制
在新油田，油井在转抽初期仍具有一定的自喷能力，如不加控制，采液量可能过高；若装油嘴控制，连续抽一定时间后，井口压力太高，易造成盘根漏，加大现场管理工作量；另外，抽油机无力消耗加大，会造成能源浪费。
采用连喷带抽控制，可解决此问题。
此控制可起到节能的作用。
抽油机控制器
现场应用示意图：
抽油机控制器现场应用示意图
说明 :负荷、位移传感器用于采集抽油机井的示功图，控制器进行分析处理；
压力传感器采集井口油压、套压，结合示功图判断油井的工况；
三相电参数采集可以用于分析判断电机工作情况；
通过控制电机控制箱中的交流接触器，可以对电机的启停进行控制。
控制器根据采集的数据分析判断抽油井的工况，根据预设定的动作控制抽油机的电机。
应用选型：
选型说明：
有线方式配置中，主要仪表全部选择有线方式。
该配置实时性强，可以实时监控油井的工况，对现场情况及时地掌握。
无线方式配置中，主要仪表全部采用无线方式。
该配置施工简单，维护方便，对现场工况进行定时采集控制。
指标：
硬件特性：
处理器参数32位ARM处理器、32M主频
2M（程序Flash）+4M（数据Flash）+1M（数据SRAM）+32K铁电存储
集成看门狗定时器、实时时钟：±10秒/月在工作温度范围RS232参数
讯端口2路RS232数据终端设备DB-9P
波特率2400、4800、9600、19200、38400、57600
奇偶校验无/奇检验/偶校验字长
7或8位
停止位 1或者2位
双工RS232半双工或者全双工（带RTS/CTS控制）
电缆长度RS232最长15.2m
通讯协议MODBUS RTU、MODBUS ASCII、MODBUS TCP/IP、DNP3、自定义
协议模式从、主
RS485参数
通道数1路RS485数据终端设备(DTE)，接线端子
波特率2400、4800、9600、19200、38400、57600
奇偶校验无/奇检验/偶校验
字长7或8位
停止位1或者2位
双工RS232半双工或者全双工（带RTS/CTS控制）
电缆长度RS485最长1200m
通讯协议 MODBUS RTU、MODBUS ASCII、MODBUS TCP/IP、DNP3、自定义
协议模式从、主
Ethernet接口技术指标
通讯端口 RJ45
通信速率10Mbit/s
协议Modbus TCP 、Modbus in TCP、Modbus in UDP、DNP3 in TCP、DNP3 in UDP
协议模式从
AI参数
通道数8路
范围4~20mA，输入阻抗169欧
分辨率16位AD，逐次近似型
精度±0.1%满量程，±0.5%（满量程时，全温度范围）
AO参数
通道数2路
范围 4~20mA，输出负载最大800欧
分辨率16位，PWM方式
精度±0.2%满量程，±0.5%（满量程时，全温度范围）
DI参数
通道数8路
范围8~30VDC
输入电流5mA@12VDC ,12mA@24VDC
DO参数
通道数4路
输出类型继电器
输出容量24V 8A /220VAC 12A
电量参数
输入电压0~220V
输入电流5A
通讯接口1路RS485/RS232
输出参数三相电压、三相电流、电网频率、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、有功电能、无功电能
操作范围-40～+70℃，5～95%相对湿度（无结露）
电源需要220V 50Hz输入。
主要配件：
抽油机控制器可选用多种负荷、位移传感器实现抽油机负荷、位移信号的采集。
根据现场需求的不同，用户可以选配不同的传感器。
一体化负荷、位移传感器图无线一体化负荷、位移传感器无线负荷传感器
一体化负荷位移传感器
无线一体化智能负荷位移传感器
无线负荷传感器。
