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　　1.項(xiàng)目介紹
　　1.1項(xiàng)目背景
　　非常規(guī)天然氣是常規(guī)天然氣的重要接替資源。由于頁(yè)巖氣短期內(nèi)難以規(guī)模化生產(chǎn)，中石油把非常規(guī)天然氣的發(fā)展重點(diǎn)放在了煤層氣上。煤層氣井一般采用油管排水、套管采氣的方法開采煤層氣。生產(chǎn)時(shí)，通過(guò)游梁式抽油機(jī)或螺桿泵抽油機(jī)等設(shè)備抽排煤層中的承壓水，降低煤層壓力，使煤層中吸附的甲烷氣釋放出來(lái)。對(duì)煤層抽水降壓是煤層氣生產(chǎn)的手段，也是人們目前唯一可以采用的比較經(jīng)濟(jì)的方法。
　　鄂東氣田保德區(qū)塊先導(dǎo)試驗(yàn)項(xiàng)目位于山西省忻州市所轄保德縣。保德區(qū)集氣工程包括：新建井場(chǎng)10座、30口井，新建采氣管線6條，共計(jì)8.23km，新建一座集氣增壓站（10×104m3/d）；配套建設(shè)供電、給排水（線路排水點(diǎn)2處）、通信、消防、暖通、總圖、土建、防腐、道路等輔助生產(chǎn)設(shè)施。
　　鄂東氣田先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)集氣工程其工藝流程是采氣井開采出的煤層氣，采用氣水同輸?shù)募敺桨福诿簩託饧安沙鏊謩e計(jì)量后混合，進(jìn)入集氣管網(wǎng)系統(tǒng)。集氣干線低點(diǎn)設(shè)置線路排水點(diǎn)以便改善管內(nèi)流體流態(tài)。集氣站內(nèi)設(shè)置進(jìn)站分離器、壓縮機(jī)組、復(fù)熱脫水橇、甲醇注入橇等設(shè)備，經(jīng)初步加壓處理后，將產(chǎn)品氣外輸至用戶，作為工業(yè)及民用燃料。
　　其工藝流程如下：
　　采氣井口 → 井場(chǎng)集氣裝置 → 集氣管線 → 集氣站 → 氣體外輸
　　1.2數(shù)字化系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能
　　根據(jù)生產(chǎn)和工藝要求，數(shù)字化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程采集現(xiàn)場(chǎng)工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)煤層氣田數(shù)字化、自動(dòng)化、遠(yuǎn)程監(jiān)視生產(chǎn)狀況的需要。
　　（1）叢式采氣井場(chǎng)監(jiān)控
　　叢式采氣井場(chǎng)：一個(gè)井場(chǎng)或平臺(tái)上，鉆出若干口井，各井的井口相距不到數(shù)米，各井井底則伸向不同方位。
　　井口監(jiān)控功能：每個(gè)單井完成井口套管壓力的采集，并實(shí)現(xiàn)井口遠(yuǎn)程啟停控制和變頻控制；用電參數(shù)的采集。
　　井場(chǎng)功能：完成井場(chǎng)閥組各個(gè)采氣井出氣流量、溫度、壓力的采集；對(duì)于線路排水點(diǎn)井場(chǎng)，通過(guò)采集排水液位罐液位開關(guān)狀態(tài)，進(jìn)行上下限報(bào)警并聯(lián)鎖電動(dòng)閥控制排液。
　　（2）集氣站站內(nèi)監(jiān)控
　　集氣站內(nèi)工藝設(shè)備全部為撬裝裝置，完成站內(nèi)相關(guān)設(shè)備溫度、壓力、流量及電動(dòng)閥的啟停控制。
　　（3）集氣站SCADA系統(tǒng)
　　設(shè)置在集氣站內(nèi)，對(duì)集氣站和下屬各個(gè)井場(chǎng)/井口的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)重點(diǎn)井場(chǎng)進(jìn)行視頻監(jiān)控。
　　2 井站自動(dòng)化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
　　根據(jù)鄂東氣田煤層氣工程總體工藝流程及系統(tǒng)功能，井站自動(dòng)化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如下：

　　⑴井口、井場(chǎng)數(shù)據(jù)采集
　　井口部分：單一井口配電箱外安裝一臺(tái)安控公司生產(chǎn)的無(wú)線井口控制單元E5316-I，其內(nèi)部主控制模塊型號(hào)為Super32-L308，完成井口套管壓力的采集，并實(shí)現(xiàn)井口遠(yuǎn)程啟停控制和變頻控制（變頻調(diào)節(jié)用于調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖刺，從而控制采氣井的排水強(qiáng)度）；用電參數(shù)的采集（三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等）。使煤層氣田井場(chǎng)達(dá)到無(wú)人值守、定期巡檢的管理模式，降低生產(chǎn)管理成本。

　　井場(chǎng)部分：井場(chǎng)安裝一臺(tái)安控科技E5316井場(chǎng)RTU，Super32-L205為E5316為井場(chǎng)RTU控制器的核心，完成井場(chǎng)閥組氣體流量計(jì)流量、溫度、壓力的采集；對(duì)于線路排水點(diǎn)井場(chǎng)，通過(guò)采集排水液位罐液位開關(guān)狀態(tài)，進(jìn)行上下限報(bào)警并聯(lián)鎖電動(dòng)閥控制排液。
　　⑵通訊方式
　　整個(gè)系統(tǒng)通訊方式采用兩級(jí)模式：
　　●井口到井場(chǎng)主RTU通信方式采用短距離2.4G無(wú)線通訊；
　　●井場(chǎng)與集氣站采用GPRS、無(wú)線網(wǎng)橋兩種通訊方式；在鄂東氣田煤層氣工程的建設(shè)中，保1、保1-1、保1-3三個(gè)井場(chǎng)為產(chǎn)能重點(diǎn)井場(chǎng)，三個(gè)井場(chǎng)安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，為了保證視頻采集信號(hào)、井口、井場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳，三個(gè)井場(chǎng)采用無(wú)線網(wǎng)橋的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；共它七個(gè)井場(chǎng)只采集井口和井場(chǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)，為了便于施工，采用GPRS通訊方式定時(shí)上傳數(shù)據(jù)。
　　采用兩級(jí)通信方式的優(yōu)點(diǎn)：
　　●各個(gè)井口RTU的硬件配置和軟件程序完全相同。模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化程度高。
　　●各個(gè)井口數(shù)據(jù)就近采集到井口RTU,井口RTU到井場(chǎng)RTU的通訊采用2.4G無(wú)線通訊方式，不需要敷設(shè)大量?jī)x表電纜。施工簡(jiǎn)便、調(diào)試方便、成本低。
　　●井場(chǎng)監(jiān)控采用分散控制、集中管理模式，風(fēng)險(xiǎn)分散，可靠性高。
　　⑶集氣站內(nèi)監(jiān)控
　　根據(jù)集氣站工藝和采集數(shù)據(jù)點(diǎn)情況，集氣站內(nèi)安裝一套安控科技公司生產(chǎn) Super E50系列，通過(guò)集氣站PLC系統(tǒng)完成以下功能：
　　   ⑴集氣站進(jìn)站壓力檢測(cè)報(bào)警聯(lián)鎖關(guān)斷出站電動(dòng)閥；
　　   ⑵集氣站進(jìn)站溫度檢測(cè)；
　　   ⑶進(jìn)站分離器液位高低檢測(cè)報(bào)警聯(lián)鎖液相電動(dòng)閥；
　　   ⑷集氣站出站壓力檢測(cè)報(bào)警聯(lián)鎖關(guān)斷出站電動(dòng)閥；
　　   ⑸集氣站天然氣流量計(jì)量顯示；
　　   ⑹復(fù)熱脫水撬變頻控制；
　　   ⑺注醉撬液位報(bào)警；
　　   ⑻站內(nèi)可燃性氣體濃度檢測(cè)；

　　⑷集氣站SCADA系統(tǒng)
　　控制室安裝一臺(tái)GPRS無(wú)線路由器設(shè)備，完成GPRS方式通訊井場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集和控制；集氣站內(nèi)立桿安裝一臺(tái)無(wú)線網(wǎng)橋主站設(shè)備，完成無(wú)線網(wǎng)橋方式通訊井場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集、控制以及視頻監(jiān)控；GPRS無(wú)線路由器、無(wú)線網(wǎng)橋主站、站內(nèi)PLC網(wǎng)口通過(guò)站內(nèi)交換機(jī)完成整個(gè)SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈路。
　　站內(nèi)SCADA服務(wù)器完成下屬各個(gè)井場(chǎng)/井口的數(shù)據(jù)采集和控制，集氣站內(nèi)生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)采集和控制以及歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。