基于TWACS技术的油田水井远程监测系统研究

摘要

石油生产对国民的生产和生活意义重大。水井作为油井配套设备之一，其工作状态直接影响到采油速度和采收率。传统的人工抄表方式效率低下，错误率高，不利于油田的自动化管理。基于此，本文研究、实现了一种水井远程监测系统实现对水井流量、压力参数的自动化采集管理，根据油田配电网的特点和水井分布情况，采用双向工频通信技术实现水井参数的传输。
　　该系统由位于配水间的监测终端、位于变电站的集中器和后台管理中心三部分组成，监测终端负责对水井压力、流量仪表的参数采集，通过工频通信方式将参数汇集至集中器，再通过油田内部的企业网传输至管理中心。
　　监测终端由工频通信模块和综合管理模块组成，工频通信模块以DSP和A/D转换器为核心，通过软件运算实现工频通信信号的检测;综合管理模块以ATmega128为核心，包括RS485接口、模拟信号输入接口、存储单元等，能够根据通信协议接收来自智能仪表的参数，也能够通过CPU内部的10位A/D转换器采集仪表的模拟输出信号，从而实现水井参数的本地获取，然后通过UART接口与工频通信模块之间传输信息，从而实现水井参数的远传。
　　集中器主要有管理工控机和工频通信单元组成，工频通信单元负责控制指令的发送和来自各配水间水井参数的汇集，工控机负责参数的管理，以LabVIEW为平台，实现后台管理功能，还能够通过油田内部企业网，实现与管理中心的信息交换。
　　在监测数据传输方面，针对油田配电网干扰严重的现象，本文基于RLS算法设计了自适应滤波器，通过仿真结果证明，该滤波器能有效抑制油田电网的噪声干扰，为监测数据的传输性能提高创造了有利条件。
　　本文研制的水井远程监测系统已经在实际生产中得到应用，运行结果表明，该系统能够适应环境复杂、噪声严重、多变压器台区的生产环境。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状及存在的问题

1．2．1 国内外水井远程监测系统研究现状

1．2．2 国内外TWACS技术研究现状

1．3 论文的主要工作

第2章 基于TWACS技术的水井远程监测系统设计

2．1 注水系统的基本概况

2．2 水井远程监测系统信道选择

2．2．1 无线通信技术特点

2．2．2 有线通信技术特点

2．2．3 TWACS技术特点

2．3 TWACS技术机理

2．3．1 信号调制

2．3．2 信号的检测方式

2．4 基于TWACS的油田水井远程监测系统整体方案

2．5 本章小结

第3章 水井远程监测终端的设计

3．1 水井远程监测系统终端的基本功能

3．2 远程监测终端硬件设计

3．2．1 监测终端整体结构

3．2．2 工频通信模块

3．2．3 综合管理模块

3．3 现场环境特点与监测终端软件设计

3．3．1 现场压力表与流量表情况分析

3．3．2 监测数据获取与压力表和流量表的通信协议分析

3．3．3 监测数据远程传输协议

3．3．4 综合管理模块软件流程设计

3．5 本章小结

第4章 水井监测系统集中器设计

4．1 集中器的需求分析

4．2 集中器的整体结构

4．3 系统管理工控机

4．4 工频通信单元分析

4．5 系统管理软件设计

4．5．1 水井监测系统后台管理需求分析

4．5．2 LabVIEW介绍

4．5．3 水井监测管理实现

4．6 本章小结

第5章 水井监测系统数据传输性能改进研究

5．1 水井供电线路的信道环境分析与降噪方法选择

5．2 自适应滤波的基本理论和算法

5．3 电力线工频通信干扰抑制的设计

5．4 抗干扰效果仿真

5．5 本章小结

第6章 油田水井现场试验

6．1 油田现场安装情况

6．2 现场试验情况

6．2．1 配水间监测数据采集

6．2．2 水井监测数据传输性能测试

6．2．3 后台数据分析

6．3 本章小结

第7章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢