油水井远程计量控制培训材料.pptx

油水井自动计量油水井自动计量技术汇报技术汇报2010年1月10日 一、一、公司简介公司简介二、无线抽油机井二、无线抽油机井三三、自控调节自控调节注水井注水井四四、通讯方式通讯方式油水井技术汇报油水井技术汇报公司概况成立于1998年9月,注册资金2200万元坐落于北京上地信息产业基地于2007年改制为北京安控科技股份有限公司,注册资金4366万元员工200多人现有生产办公场地4000多平米经北京市批准的高新技术企业中国自动化学会理事单位一、公司简介一、公司简介主营业务主营业务油气田生产自动化 工业过程自动化企业管理信息化环保在线监测涉及行业油田气田化工供水环保电力农业冶金水文水利污水处理城市燃气供热楼宇自动化一、公司简介一、公司简介核心能力和优势核心能力和优势 二、拥有丰富的油田自动化经验二、拥有丰富的油田自动化经验,熟悉国内油田自动化现熟悉国内油田自动化现状状,可以准确把握用户的需求可以准确把握用户的需求,为用户提供整体系统自为用户提供整体系统自动化解决方案动化解决方案;1 1、是中国自动化学会理事单位和中国自动化学会专家咨、是中国自动化学会理事单位和中国自动化学会专家咨询委员会成员单位。询委员会成员单位。2 2、在大港油田六个采油厂均有自动化项目，熟悉油田内、在大港油田六个采油厂均有自动化项目，熟悉油田内部管理流程，服务更加贴近用户；部管理流程，服务更加贴近用户；三、拥有一批经验丰富的自动化项目经理和专业的工程三、拥有一批经验丰富的自动化项目经理和专业的工程技术人员技术人员;1 1、在多个油田设有长期办事处和分支机构，有专业的施、在多个油田设有长期办事处和分支机构，有专业的施工和技术服务队伍，可以在最短的时间内响应用户的工和技术服务队伍，可以在最短的时间内响应用户的服务要求。服务要求。一、公司简介一、公司简介技术力量科研院所专业学会公 司高等院校行业协会技术交流与合作人才分布 北京安控科技股份有限公司北京安控科技股份有限公司一、公司简介一、公司简介资质证书计算机信息系统集成资质证书软件企业证书入网证一、公司简介一、公司简介资质证书ISO 9001证书抽油机控制器火炬计划证书一、公司简介一、公司简介资质证书资质证书安全生产许可证书中石油能源一号网证书一、公司简介一、公司简介知识产权抽油机控制器专利证书抽油机控制器软件著作权证书一、公司简介一、公司简介会员资质会员资质中国自动化学会专家咨询委员会证书中国自动化学会理事单位证书一、公司简介一、公司简介生产制造2000m2生产面积科学的生产管理专业的生产队伍严格的过程控制年生产能力:7000台/年生产车间实景 2001年实施ERP管理 一、公司简介一、公司简介质量管理2001年1月通过ISO9001质量体系认证 质量方针：以一流质量创品质 以优质服务求信誉 以科学管理争效益 以技术创新图发展 质量目标：产品的一次交验合格率为95%客户投诉一年不超过一次一、公司简介一、公司简介检测能力高温试验室低温试验室元器件：严格筛选、高温 老化、合格投产模块：72小时高低温 循环测试整机：出厂前48小时 考机检测中心 严格的质量考核一、公司简介一、公司简介制造计量许可抽油机控制器通过了国家鉴定，获得北京市技术监督局颁发的制造计量器具许可证。航天部304所正在做样机检测一、公司简介一、公司简介相关业绩大港油田-300余台,并在6个采油厂均有自动化项目实施。一、公司简介一、公司简介相关业绩新疆油田-1000余台一、公司简介一、公司简介相关业绩冀东油田-500余台青海油田-300余台，华北油田-200余台一、公司简介一、公司简介服务体系伊朗哈萨克斯坦北京、天津、哈尔滨、辽宁、山东、浙江、福建、陕西、山西、河南、四川、云南、湖南、浙江、河北、香港客户分布一、公司简介一、公司简介 一、一、公司简介公司简介二、无线抽油机井二、无线抽油机井三三、自控调节自控调节注水井注水井四四、通讯方式通讯方式油水井技术汇报油水井技术汇报二二 、无线抽油机井、无线抽油机井_载荷传感器载荷传感器无无线线载载荷荷传传感感器器RTU箱箱二、无线抽油机井二、无线抽油机井_RTURTU箱箱二、无线抽油机井二、无线抽油机井_一体化配电柜一体化配电柜吸吸盘盘天天线线二、无线抽油机井二、无线抽油机井_RTURTU、DTUDTU天线天线RTU显显示示屏屏二、无线抽油机井二、无线抽油机井_显示屏显示屏RTU键键盘盘二、无线抽油机井二、无线抽油机井_RTURTU小键盘小键盘大港油田统一平台网址：大港油田统一平台网址：http:/10.76.19.52/二、无线抽油机井二、无线抽油机井_大港统一平台大港统一平台1 1二、无线抽油机井二、无线抽油机井_大港统一平台大港统一平台2 2二、无线抽油机井二、无线抽油机井_大港统一平台大港统一平台3 3油井产液量油井产液量二、无线抽油机井二、无线抽油机井_大港统一平台大港统一平台4 4地面示功图地面示功图地下泵功图地下泵功图二、无线抽油机井二、无线抽油机井_安控科技平台安控科技平台1 1安控科技平台网址：安控科技平台网址：http:/10.76.35.33/echo_web/二、无线抽油机井二、无线抽油机井_安控科技平台安控科技平台2 2二、无线抽油机井二、无线抽油机井_安控科技平台安控科技平台3 3油井产液量油井产液量二、无线抽油机井二、无线抽油机井_安控科技平台安控科技平台4 4二、无线抽油机井二、无线抽油机井_计量原理计量原理1 1基本原理：众所周知，有杆抽油井的功图是抽油系统作功的一种描述，而油井的产量和系统的水马力直接相关，因此油井的产液量和油井的功图就有一种固有的关系。深井泵正常工作时，每个冲程的抽汲量等于有效冲程内泵筒的体积。深井泵的示功图直接反映泵的工况，反映泵内液体的充满程度。通过采集每个冲程的示功图数据，根据示功图数据的变化，分析每个冲程泵内液体的充满程度，把泵筒作为计量容器，计算出每个冲程的抽汲量，经过累加，计算出单井的产液量，再根据含水率就可以得到油井的产油。二、无线抽油机井二、无线抽油机井_计量原理计量原理2 2最终用户现场RTU数据采集1求凡尔开闭点5油井诊断4计算有效冲程6计算压力梯度7计算吸入系数排出系数8泵产液量9结合含水率得出地层产油量10示功图采集23泵功图转换功图量油流程图泵功图转换泵功图转换地面示功图泵功图付氏矩阵法计算各级杆端功图采用矩阵递推的形式，推导简便，表达简捷；三角级数求和计算全部采用快速递推求和法，将三角函数的调用次数降到最低，大大提高了运算速度；通过用泵功图计算产液量可以消除抽油杆柱的变形、杆柱的粘滞阻力、振动和惯性等的影响。二、无线抽油机井二、无线抽油机井_计量原理计量原理3 3图中1、2、3、4点为凡尔开闭点各种泵况其功图的几何特征都突出表现在阀开启的位置变化，所以阀开启点和关闭点的位置确定，以及对阀开启滞后和关闭超前产生的无效冲程造成的排量损失的计算都很重要。凡尔开闭点的确定主要通过泵功图各点的曲线斜率的变化极值。该方法曾获得中国石油天然气集团公司科技进步二等奖。二、无线抽油机井二、无线抽油机井_计量原理计量原理4 4凡尔开闭点的说明：1、A点表示固定阀打开，上冲程起点。2、B点表示固定阀关闭，上冲程终点，也是下冲程起点，固定阀完成使命后，自动关闭。3、C点表示游动阀打开，下冲程过程游动阀与液体相遇，游动阀被迫打开。4、D点表示游动阀关闭。ABCD二、无线抽油机井二、无线抽油机井_计量原理计量原理5 5压力梯度确定压力梯度确定 计算抽油井油管内的压力分布和密度分布，对于掌握抽油机井油管内气液两相流的流动型态、计算抽油泵的效率及抽油机井的产液量极为重要。因此需要应用气液两相流体力学的原理，计算出油管内的压力分布和密度分布。所以我们选择奥齐思泽斯方法，鉴于其只适用于圆管内的压降计算，所以将其应用于抽油机井油管与抽油杆之间的环形空间时，须作以下假设：1）与抽油杆之间的环空流计算中，可以引入当量直径的处理方法2）下冲程中，假定抽油杆与流体之间无相对运动。在上述条件下，我们就可以应用奥齐思泽斯方法计算抽油机井油管内的压力分布与密度分布。压力梯度的基本方程如下：二、无线抽油机井二、无线抽油机井_计量原理计量原理6 6充满过程漏失系数充满过程漏失系数 取压缩气体的过程为多变过程，依据上述计算出的抽油机井内的压力分布，计算泵的吸入口压力和排出口压力后，便可以计算出泵的吸入因数、排出因数和充满因数。再根据对吸入过程和排出过程漏失因数的计算，最后求出泵的产液量充满因数：需要根据井筒的压力梯度，入口压力，出口压力。1.气体压缩多变指数默认值（1.121.13）;2.入口压力/出口压力；3.得到的4个凡尔开闭点：游动凡尔开闭点长度/固定凡尔开闭点的长度;通过这三个参数可以得到泵的充满因数。二、无线抽油机井二、无线抽油机井_计量原理计量原理7 71.需要计算参数：入口压力/出口压力；2.曲柄运行速率，可以通过冲次推算出；3.有效冲程/理论冲程；4.得到的4个凡尔开闭点：游动凡尔开闭点长度/固定凡尔开闭点的长度。通过这四个参数可以得到排出过程漏失因数。排出过程漏失系数排出过程漏失系数二、无线抽油机井二、无线抽油机井_计量原理计量原理8 81.需要计算参数：入口压力/出口压力；2.曲柄运行速率，可以通过冲次推算出；3.有效冲程/理论冲程；4.游动凡尔开闭点长度/固定凡尔开闭点的长度。5.固定凡尔开闭点长度/理论固定凡尔开闭点长度通过这五个参数可以得到吸入过程漏失因数。吸入过程漏失系数吸入过程漏失系数二、无线抽油机井二、无线抽油机井_计量原理计量原理9 9泵无漏失时的现有排量QL可按下式计算：式中：D抽油泵的直径；Sp活塞冲程长度；n冲次；泵的充满系数。当泵排出过程有漏失时，现有排量可按下式计算：式中：泵排出过程的漏失因数。产液量计算产液量计算二、无线抽油机井二、无线抽油机井_计量原理计量原理1010当泵吸入过程有漏失时，现有排量可按下式计算：式中：泵吸入过程的漏失因数。QL/即为计算产液量，相对误差为：|Q实测-QL/|/Q实测 通过以上原理分析可以知道，单井量油技术是利用油井工况数据和基本参数，利用采集的示功图数据反衍出的泵实际有效行程，根据泵实际有效行程，确定凡尔开闭点，建立相关数学模型，计算出单井的产油量。产液量计算二、无线抽油机井二、无线抽油机井_计量原理计量原理1111最终用户现场RTU数据采集1GPRS数据传输5报警主动上传4GPRS接收服务6数据采集服务7示功图诊断8产液量计量9回传数据中心10WEB发布11示功图采集23压力、温度采集系统关键技术说 明RTU采集示功图必须准确，真实反映油井地面做功情况，为数据处理做好基础。好的输入是成功的一半说 明RTU要及时、准确将现场报警上传到数据中心，将井况第一时间通知相关负责人。说 明GPRS通讯是RTU与用户沟通的桥梁。说 明数据采集服务每天定时将数据收集到服务器中，准备进行数据处理说 明示功图诊断对油井井况进行分析，以便确定对该井采取的措施。说 明地层产液量是指导油井生产的重要数据，可以真实的反映油井的运行情况。二、无线抽油机井二、无线抽油机井_计量关键技术计量关键技术 一、一、公司简介公司简介二、无线抽油机井二、无线抽油机井三三、自控调节自控调节注水井注水井四四、通讯方式通讯方式油水井技术汇报油水井技术汇报三、三、自控调节自控调节注水井注水井_RTU箱箱三、三、自控调节自控调节注水井注水井_太阳能太阳能 太阳能功率太阳能功率50W，储电池，储电池38Ah，在无阳光情况下，在无阳光情况下可保证系统可保证系统 稳定运稳定运行行7昼夜。昼夜。三、三、自控调节自控调节注水井注水井_电动阀与流量计电动阀与流量计三、三、自控调节自控调节注水井注水井_压力表保护箱压力表保护箱三、三、自控调节自控调节注水井注水井_压力表保护箱压力表保护箱三、三、自控调节自控调节注水井注水井_工作方式工作方式操作员站服务器汉信达网关GPRSRTU电动阀 现场员工由操作员站发出注水调节指令，数据通过局域网送给现场员工由操作员站发出注水调节指令，数据通过局域网送给服务器，服务器再将数据送到大港信息中心的汉信达网关，汉信达服务器，服务器再将数据送到大港信息中心的汉信达网关，汉信达网关再通过网关再通过GPRS将数据下达到对应的将数据下达到对应的RTU内，内，RTU将对比设置流将对比设置流量与实际流量，用量与实际流量，用PID方式向电动阀输出方式向电动阀输出420mA电流信号，来调电流信号，来调节电动阀的开度，直到将流量调节到趋于稳定为止。节电动阀的开度，直到将流量调节到趋于稳定为止。RTU具备自学习功能，可根据每口井流量不同自动在具备自学习功能，可根据每口井流量不同自动在RTU内生内生成成50组对应流量的电动阀开度信号，一旦有新的调节指令下达，组对应流量的电动阀开度信号，一旦有新的调节指令下达，RTU将先对照记忆的流量组直接将电动阀打开到相应开度，当流量将先对照记忆的流量组直接将电动阀打开到相应开度，当流量稳定后再用稳定后再用PID细调，并在调节结束时更新当前的开度记忆数据，以细调，并在调节结束时更新当前的开度记忆数据，以备下次使用。备下次使用。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。比例（P）控制比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-stateerror）。积分（I）控制在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（SystemwithSteady-stateError）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。微分（D）控制在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。PIDPID调节就是指比例、积分、微分控制，简称调节就是指比例、积分、微分控制，简称PIDPID控制。控制。比例（比例（P P）：）：比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state errorSteady-state error）。）。积分（积分（I I）：）：在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-System with Steady-state Errorstate Error）。）。微分（微分（D D）：）：在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后或有滞后(delay)(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前超前”，即在误，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。三、三、自控调节自控调节注水井注水井_PID调节调节三、三、自控调节自控调节注水井注水井_操作员程序操作员程序三、三、自控调节自控调节注水井注水井_统一平台展示统一平台展示三、三、自控调节自控调节注水井注水井_安控平台展示安控平台展示 一、一、公司简介公司简介二、无线抽油机井二、无线抽油机井三三、自控调节自控调节注水井注水井四四、通讯方式通讯方式油水井技术汇报油水井技术汇报GPRS网络三厂数据采集、计量服务器大港信息中心Web发布服务器大港油田所有用户现场采集RTU四、四、通讯方式通讯方式_系统结构流程图系统结构流程图四、四、通讯方式通讯方式_GPRS终端终端 DUT四、四、通讯方式通讯方式_汉信达网关汉信达网关四、四、通讯方式通讯方式_数据采集程序数据采集程序四、四、通讯方式通讯方式_功图运算程序功图运算程序 功图运算程序每十分钟查一次数据库，如发现有新的数据源则功图运算程序每十分钟查一次数据库，如发现有新的数据源则开始求产计算，求出地面示功图、地下泵功图及当前产量开始求产计算，求出地面示功图、地下泵功图及当前产量汇报结束汇报结束请各位领导指正！请各位领导指正！谢谢 Thanks!