حلول

تلتزم الشركة بالبحث والتطوير الذاتي وإنتاج منتجات صناعية متطورة ذات أداء موثوق وجودة عالية وتقنية متقدمة.

صفحة رئيسية

方案 لجمع بيانات RTU لآلات ضخ الزيت

وقت النشر:

2020-03-31

آلة ضخ الزيت هي الاختصار لجهاز ضخ الزيت بالمضخة العميقة من نوع الجسر المتحرك، وغالبًا ما تُسمى بـ "آلة الإيماء" (نظرًا لأن رأس الحمار يتحرك صعودًا وهبوطًا باستمرار أثناء العمل، مما يشبه حركة الإيماء). وهي واحدة من أكثر معدات استخراج النفط الأرضية كلاسيكيةً وأوسعها انتشارًا في صناعة النفط.

في بلادنا، اعتمدنا لفترة طويلة على الطرق اليدوية لجمع بيانات آبار النفط؛ حيث يتعين على عمال استخراج النفط الذهاب إلى الموقع لجمع البيانات الإنتاجية مثل مخططات القوة، ودرجة التوازن، وضغط الزيت والغلاف، ودرجة حرارة الزيت، وكذلك كمية السائل المنتج. وتتسم هذه العملية بقوة العمل العالية، كما تتأثر دقة وموثوقية البيانات بشكل كبير بمسؤولية الأفراد. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تؤدي الظروف الجوية وظروف النقل إلى عدم القدرة على الحصول على المعلمات الإنتاجية في الوقت المناسب، مما يقيد بشدة عملية الإدارة الآلية لآبار النفط.

قدمت شركة أوتاو للتكنولوجيا منتجات NARTU لمنطقة استخراج النفط في هذا الحقل، مما مكّن من المراقبة الفورية والمتصلة بالبيانات مثل تيار الآبار، والجهد، ودرجة حرارة فوهة البئر، والضغط، ومخططات العمل، ومخططات التيار، ومخططات الطاقة. كما يمكنها إجراء تشخيص فوري لأعطال عمل آلات الضخ وتنبيه المستخدمين، وتدعم التحكم عن بُعد في بدء وإيقاف التشغيل والاستعلام عن معلمات التشغيل، بالإضافة إلى إتمام نقل البيانات عن بُعد.

مبدأ عمل جهاز RTU لفتحة البئر

تعد وحدة RTU لفتحة البئر الوحدة الأساسية لنظام مراقبة فتحة البئر، وتتصل خارجيًا بمحولات تردد المحركات، والعدادات الكهربائية الذكية، وأجهزة استشعار لاسلكية لموضع الحمل، وأجهزة استشعار للحرارة والضغط، وغيرها من المعدات.

تقوم RTU بالتحكم في تشغيل وإيقاف المحرك وضبط تردده من خلال محول التردد، مما يسمح بتنظيم عدد حركات المضخة. كما تُستخدم العدادات الكهربائية الذكية لجمع بيانات مثل كمية الاستهلاك الكهربائي والجهد والتيار والطاقة الفعالة والطاقة غير الفعالة ومعامل القدرة وغيرها من المعايير. أما جهاز قياس الأداء اللاسلكي المتكامل فيُستخدم للحصول على العلاقة بين الحمل عند نقطة التعليق للمضخة وتغيرات الإزاحة، مما ينتج عنه منحنى مغلق يعكس حالة التشغيل خلال دورة سحب واحدة للمضخة، ويُستخدم لتشخيص الحالة التشغيلية للمضخة. ومن ناحية أخرى، تعمل مستشعرات الضغط ودرجة الحرارة على مراقبة ضغط الزيت ودرجة حرارته في أنابيب التصريف بشكل فوري.

توفر RTU واجهات اتصال مثل إيثرنت ومنفذ تسلسلي. في المناطق الكثيفة بالآبار، عادةً ما يتم استخدام جسور لاسلكية لإنشاء شبكات محلية للاتصال؛ أما في المناطق المتناثرة بالآبار، فيمكن استخدام أجهزة DTU للوصول إلى شبكة GPRS لتنفيذ نقل البيانات.

تنفيذ نظام مراقبة RTU

يجب على نظام مراقبة RTU لفتحة البئر، بالإضافة إلى حل المشكلات الشائعة في أنظمة المراقبة مثل الالتقاط ونقل البيانات، أن يعالج أيضًا عدة مشكلات بارزة تتمثل فيما يلي:

1. اختيار منصة NARTU

من مبدأ عمل RTU الموجود في فتحة البئر، يمكن ملاحظة أن البرمجيات الداخلية لـ RTU معقدة نسبيًا وتضم العديد من وحدات البرمجيات، مما يتطلب استخدام طريقة متعددة الخيوط. تشمل خيوط بروتوكول IEC-104 الخاص بالاتصالات في نظام SCADA، وخيط اتصالات الأجهزة الطرفية Zigbee، وخيط اتصالات محولات التردد، وخيط اتصالات العدادات الذكية، وخيط جمع البيانات التناظرية المدخلة، بالإضافة إلى الخيط الرئيسي (لإعدادات النظام وإنشاء الخيوط الفرعية وتحليل الأعطال وتخزين البيانات التاريخية)، وخيط تهيئة وإعدادات ضبط الجهاز الطرفي.

لذلك تستخدم منصة NARTU الصلبة معالجًا يعتمد على ARM9 كمحور رئيسي، ويمكنه دعم نظام تشغيل Linux متعدد المهام والخيوط. كما تتطلب المنصة تكامل واجهات خارجية مثل: واجهة Zigbee، وواجهة Ethernet، وواجهة RS232 واحدة، وثلاث واجهات RS485، ومدخلات DI، ومخرجات DI، ومدخلات AI، ومدخلات VI، وغيرها.

2. مشكلة التزامن في التقاط مخططات العمل

تدعم NARTU 3 أوضاع لجمع مخططات العمل: الوضع المتكامل للحمل والإزاحة اللاسلكي، ووضع الحمل اللاسلكي + الإزاحة الزاوية اللاسلكية، ووضع الحمل اللاسلكي + مفتاح الدورة. وأثناء عملية جمع مخططات العمل، بالإضافة إلى التقاط منحنى مخطط العمل، سيتعين أيضًا جمع منحنيات الطاقة الكهربائية، مثل منحنى التيار ومنحنى الطاقة. وهذا يتطلب حلًا لمسألة التزامن بين جمع مخططات العمل وجمع البيانات الكهربائية. أولًا، يجب أن يمتلك وحدة الطاقة القدرة على التقاط المنحنيات خلال دورة السكتة. وبعد ذلك، ستقوم وحدة RTU بتنسيق الجمع المتزامن للبيانات.

عندما تستقبل RTU البيانات العادية من مستشعر الحمل المتكامل، ترسل أوامر لجمع مخططات العمل ومخططات الشحن إلى المستشعر ووحدة الطاقة، وتشمل هذه الأوامر معلومات مثل وقت التزامن وعدد نقاط الالتقاط ودورة السكتة وغيرها. وبعد استلام العداد لأمر جمع مخططات العمل أو مخططات الشحن، يبدأ العد التنازلي. وعند انتهاء العد التنازلي، يتم التقاط مخططات العمل أو مخططات الشحن، مما يحقق بالتالي التزامن في جمع هذه المخططات.

بعد انتهاء جمع مخططات الطاقة من المستشعرات، تُرسل كتل بيانات المخططات فورًا إلى RTU في مجموعات. وأثناء عملية إرسال بيانات المخططات، يُنتج RTU استجابة لكل مجموعة بيانات. وفي حالة عدم الحصول على استجابة، يقوم الجهاز بإعادة إرسال هذه المجموعة ثلاث مرات. وبعد انتهاء إرسال بيانات المخططات، يرسل RTU أمر قراءة بيانات مخطط الطاقة، ليبدأ بعدها عملية إرسال بيانات مخطط الطاقة بشكل مشابه لعملية إرسال مخططات الطاقة.

3. القدرة على التكيف مع البيئة التطبيقية

عند النظر في العوامل البيئية لحقول النفط، تُؤخذ بعين الاعتبار بشكل رئيسي ظروف مثل درجة حرارة ساحة البئر والرطوبة والغبار والتآكل، والتي تؤثر على أجهزة نظام مراقبة آبار النفط. ففي حقول النفط الصحراوية شمال غرب الصين مثلاً، تكون درجات الحرارة مرتفعة جدًا خلال الصيف، مع اختلاف كبير جدًا بين درجتي الحرارة أثناء النهار والليل، كما يحتوي الهواء على نسبة عالية من الغبار، والمياه الجوفية تحتوي على مستويات مرتفعة من الملوحة والقلوية. ولذلك، لتحقيق حالة تشغيل دون وجود موظفين في موقع العمل، يجب أن يتمتع تصميم وحدة التحكم عن بعد (RTU) بقدرات تكيف بيئية عالية مثل مقاومة درجات الحرارة العالية والمنخفضة، ومقاومة التآكل، ومكافحة الغبار. كما يجب أن تكون الشرائح الإلكترونية المستخدمة في المنصة المادية لـ RTU من الفئة الصناعية (-40℃ إلى 85℃)، بالإضافة إلى ضرورة إجراء التجارب البيئية اللازمة أثناء عملية تصميم وإنتاج RTU.

تطبيق NARTU في فوهات آبار النفط

تقع المنطقة الجديدة الخضراء الشرقية المكونة من 5 أجزاء جغرافيًا في منطقة خليج لايتشو الغربية الضحلة جدًا بمدينة دونغينغ، بمقاطعة دونغينغ. وتتكون هذه المنطقة من طريق بحري بطول 8.48 كيلومتر يمتد من سدّ الحماية من المد والجزر شرق المدينة إلى الجزيرة الاصطناعية، بالإضافة إلى الجزيرة الاصطناعية نفسها. ويتم استخدام مضخات نفط بنظام حزامي بالكامل على الجزيرة الاصطناعية، مع تركيب خزان تحكم RTU واحد عند كل فتحة بئر. وتعتمد خطة جمع مخططات العمل عند فوهات الآبار على وضعية التحميل اللاسلكي + مفتاح الدورة. كما تتحكم وحدة RTU في المحرك من خلال محول ترددي، حيث تتراوح دورة التشغيل في الموقع حوالي 0.5 دورة في الدقيقة، وبسكتة تبلغ حوالي 6 أمتار.

في مشروع نظام القياس عن بُعد لآبار النفط، وبفضل اعتماد نظام التحكم الموزع وتقنية RTU، تمكّن النظام من تحقيق أتمتة مراقبة آبار الضخ دون وجود حراسة بشرية. وعلى وجه الخصوص، بعد تطبيق تقنية RTU، أصبح الإنتاج والإدارة يتمان بشكل آلي، مما سمح بإجراء حسابات وتحليل دقيقة للمعلمات المختلفة لآبار الضخ التي تم جمعها، ومن ثم استخلاص البيانات التي يحتاجها المستخدمون. هذا الأمر ساهم في تعزيز مستوى الأمان والأتمتة لكامل نظام القياس، كما قلّل من العبء البدني على العمال أثناء عمليات الفحص الدوري، وأطال من عمر تشغيل المعدات.

الكلمات الرئيسية:

الحل الشامل للأتمتة الرقمية للحقل النفطي

خطة التحكم في محطة NAPLC المشتركة

الحل الشامل للأتمتة الرقمية للحقل النفطي

خطة التحكم في محطة NAPLC المشتركة