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自动化与仪器仪表 2 0 1 3 年第 6 期 总第 1 7 0 期 基亍 S 一 3 o o p L C和 MC G S 组 态软件的油田 CO2 驱油监控 系统 王春光 胜利油田技术检 测中心 山东东营，2 5 7 0 0 0 摘要针对胜利油田某二氧化碳驱油试验现场监控系统存在的问题和现实需求，利用西门子s 7 ． 3 0 0 P L C和昆仑通态 MC GS 组态软件实现对二氧化碳注人流量和总量以及流程压力的在线监控。 关键词S 7 - 3 0 0 P L C；MC GS 组态；监控系统 Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t h e p r o b l e m a n d n e e d e x s i t e d i n s o me c o 2 d r i v e z o n e i n s h e n g l i o i f f i e l d， a c h i v e i n g i n s t ant ane o u s fl o w a n d c u mu l mi v e v a l u e mo n i t o rin g o n l i n e b y u s i n g S 7 3 0 0 P LC a n d MCGS c o n fig u r a t i o n s o ft wa r e． Ke y wo r d s S 7 3 0 0 P L C； M CGS c o n g fig u r a t i o n s o f t wa r e M o n i t o rin g s y s t e m 中图分类号T P 2 3 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 - 9 2 2 7 2 0 1 3 0 6 - 0 1 5 3 - 0 2 O 引 言 胜利油 田拥有丰富的低渗透油藏资源 ，截止到 2 0 1 0 年 底 ，胜利 油 田低渗透 探明储量 近 I D 亿 吨． 占总探 明储量 的 1 ／ 5 ， 还有近3 亿吨没有动用。据预计， “ 十二五”期间，油田2 ／ 3 的 新增探明储量将是低渗透，达 3 亿多吨，且以深层、特低渗透 油藏为主。低渗透油藏的具有油层孔隙度低、吼道小、流体渗 透能力差、产能低的特点。研究发现，地层油对二氧化碳有较 强的溶解能力，对地层原油有着很好的降黏作用，同时可有效 补充地层 能量 。虽 然现在低渗透年 产量只有 3 6 0 多万吨 ，但可 以预见 ，它必将成 为油 田新 的产量接替 点。随着二氧化碳驱油 技术的日趋成熟，它将继注水之后提高油田采收率的又一重要 举措 。由于二氧化 碳的注入量和注入速度 直接 影响到驱油 的效 果 ，因此 对二氧 化碳 注入 总量 和注 入速度 的 实时监 控是 必要 的 。本 文 以胜 利 油 田某 二 氧 化 碳 驱 油 区块 为 例 ，介 绍基 于 5 7 3 0 0 P L C和MC G S 组态软件在油田二氧化碳驱油监控系统 中的应用 。 1 项 目概况 胜 利 油 田该二氧 化碳 驱油项 目始 于 2 0 0 8 年 。在 试验 井试 注取得成功后，试验顺利转入井组推广阶段，标志着低渗透油 藏二氧化碳驱油开发迈出新的步伐。该项 目投产于 2 0 0 7 年， 有注气井 0 口，生产井9口。由于现场需要，对原有的监控系 统进行 了升级 改造 ，使 其满足实际需要。 2 系统组成及 工作原 理 该系统由流量计、压力变送器、P L C控制单元、MCG S 组 态软件监控系统、UP S 等组成。系统组成框图如图 1 所示。 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 9 - 2 3 作者简介 王春光，男，工程师，主要从事科研管理方面 的研 究工作 。 图1 系统组成框图 2 ． 1 现场信号单元 该系统现场信号有压力变送器信号 4 - 2 0 m A共 ， 7 路， 来 自电磁流量计的电流信号 4 - 2 0 m A和脉冲信号共 1 1 路。 2 ． 2 P L C 控制单元 P L C采用西门子 5 7 3 0 0 P L C，模拟量采集模块采用西门子 S M3 3 1 j 1 6 B I T 共 5 块，高速计数模块采用西门子F M3 5 0 - 2 模块共计 1 块 。 2 ． 3 组态监控 系统 监控系统采用 昆仑通态组态软件MCG S 进行开发。MC GS 工控组态软件是一套3 2 位工控组态软件，可稳定运行于 Wi n d o ws XP ／ Me ／ NT ／ 2 0 0 0 等多种操作系统，集动画显示、流程 控制 、数 据采集 、 设备控 制与输 出、 网络 数据传 输 、双机 热 备、工程报表、数据与曲线等诸多强大功能于一身，并支持国 内外众多数据采集与输出设备，广泛应用于石油、电力、化 工、钢铁、矿山、冶金、机械、纺织、航天、建筑、材料、制 冷、交通、通讯、食品、制造与加工业、水处理、环保、智能 楼宇、实验室等多种工程领域。根据现场需求选用点数为 点，通过西门子C P 5 6 I 1 卡与P L C通信，实时反映现场工况。 2 ． 4 系统 工作原理 系统中，电磁流量计完成对注入单井的二氧化碳的瞬时流 量和累计流量值的数据采集、压力变送器完成相应工艺流程管 网的压力监测 ，这些压力数据通过 4 - 2 0 mA电流信号传输到 s 7 3 O O P L C的模拟量采集模块 S M3 3 1 ，瞬时和累计流量信号通 下转第 1 5 6页 15 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 兆瓦级风力发电机功率特性的模拟测试及分析 王雪梅 2 50 20 0 1 G 0 善 塔㈣ 5 0 风 涟 f m 舟 图7 桨距角为3 0 的功率特性曲线 由图7 可以看出，桨距角为3 0 C时，随着风速的增加，风 力机功率随之增大，当风速较大时，风力机的没有表现出明显 的失速特 性。当风速为设计风速 时 1 2 m／ s 时 ，风力机输出功 率为7 8 ． 5 W，发电机转速为3 4 5 r ／ mi n ，未达到设计要求。实测 风轮叶尖速比2 ． ，比理论值低了5 7 ． ， ％，实测气相角比理论 值增大了 1 2 4 ． 2 ％若风力机为定桨距 型，必然会增大其攻角 。 4 结论 风力发电机的输出功率及其效率特性对风力机工作有很大 影响。本文采用国标 G B／T 1 0 7 6 0 ． 2 ． ． 2 0 测试方法，用可调 电阻作负载，对风力机仿真模型进行了台架实验研究和车载仿 真研究 。结果表 明，在转速 为设计转速 附近 时，发 电机效率基 本保持不变，桨距角为3 0 。 C时，风力机的输 出功率会随着风 速的增加而增大，且对于定桨距风力机而言，风速较大时，没 有表现出明显的失速特性 当风速为设计风速时 ，风力机转速未达到设计要求 ，当风 速达到1 4 ．6 m／ s 时，风轮转速才达到额定转速，但其风能利用 系数仅为 D ． 0 6 2 ，说明实验叶片模型与选用的 I O O W风力发电机 不匹配，使用齿轮箱等变速机构进行调节。 参考文献 [ 1 】刘桂英 ， 贾时平．风电接人系统暂态电能质量扰动小波检测方法 [ J 】 ． 电力系统及其自动化学报， 2 0 1 1 ， 2 3 1 2 2 - 2 7 ． [ 2 ]李永东 ， 苑国锋．中国风力发电的发展现状和前景[ J ] ． 电气时代 ， 2 0 0 6 3 1 6 ． 1 8 ． [ 3 】吴风豪．风力机叶片气动优化设计及气动阻尼分析[ D ] ． 汕头 汕头 大学 ， 2 0 0 9 1 - 2 ． [ 4 ] 施 鹏飞 ．从 世界 发展趋 势 展望 我 国风力 发 电前 景 [ J 】 ． 中 国电力 ， 2 0 0 3 3 6 5 4 ． 5 8 ． 【 5 】潘 艺， 周鹏展， 王 进．风力发电机叶片技术发展概述[ J 】 ．湖南工业 大学学报 ， 2 0 0 7 ， 2 1 3 4 8 - 5 1 ． [ 6 ]赵丹平．风力发电机组叶片模型气动载荷研究[ D 】 ． 呼和浩特 内蒙 古农业 大学 ， 2 0 0 9 1 6 ． 【 7 】陈 严， 王 楠．水平轴风力机极限载荷预测方法的研究[ J ] ． 汕头大学 学报 自然科学版 ， 2 0 0 5 ， 1 2 0 1 1 4 3 4 5 ． [ 8 ]张仲柱．水平轴风力机叶片气动性能计算模型研究【 D ] ． 北京 中国 科学院工程热物理研究所 ， 2 0 0 7 ． 上接 第1 5 3页 过脉冲信号传输到F M3 5 0 高速计数模块，P L C对这些信号进行 处理，转换成十进制的实际数据，通过安装在P C机的西门子 C P 5 6 1 1 通讯卡和监控 P C通信 ，由MC G S 组态软件通过对采集 的数据进行处理和显示。 由于这些生产数据需要及时 的保存并 实时显示出来，因此需要加 U P S电源来提供电源保证。 3 应用效果 6 图2 监控 主界面 结合现场用户的实际需求，通过对监控系统不断完善，最 终监控界面如图2 所示。操作人员轻点鼠标即可从电脑的显示 屏上直观的观察各个流量计和压力变送器的实时监控值，并可 以通过查看历史记录了解每口井的历史注入量和工艺管线的压 力值。而不用去到每台流量计和压力变送器现场查看记录实时 监控值，可以把时间用在其他的工作上，促进了劳动生产率的 提高。 4 小结 经过一段时间的现场运行，该监控系统能够及时准确的反 应现场的压力及流量变化，操作人员通过鼠标可以方便的查看 实时数据和历史记录，极大的减轻了现场操作人员的负担，而 且对于地质技术人员科学分析二氧化碳的驱油效果和调整二氧 化碳注入方案具有重要的指导意义。 参考文献 【 1 ] 7 3 0 0 编程序控制器用户手册． [ 2 ]2 深入浅 出S 7 - 3 0 0 P L C． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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