二氧化碳注氣開采石油中的無線應(yīng)用（西安車輛制造廠某油田鉆探項目簡報）
★ 特別聲明：文章及方案圖片皆為達(dá)泰電子原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載請標(biāo)明出處。
一、應(yīng)用背景
在傳統(tǒng)的石油開采過程中，只能采收到地下原油儲層中約30%至40%的石油。二氧化碳強化石油開采技術(shù)是一種利用二氧化碳來提高石油采收率的技術(shù)。將工業(yè)尾氣中的二氧化碳被捕集起來，注入油田地下油層，把原油"驅(qū)趕”出來，同時就地封存。通過二氧化碳強化石油開采技術(shù)，可以將整個采收率提高到50%以上，從而提高石油資源的利用效率。按照1噸二氧化碳可驅(qū)出0.25噸原油計算，年增產(chǎn)原油約20余萬噸，從而實現(xiàn)石油增產(chǎn)和碳減排雙贏。
二氧化碳強化石油開采技術(shù)具有許多優(yōu)點。首先，它可以提高石油的采收率，從而延長了石油儲量的使用壽命。其次，二氧化碳是一種環(huán)保、可循環(huán)利用的氣體，不會對環(huán)境造成污染。此外，二氧化碳強化石油開采技術(shù)還可以減少溫室氣體的排放，有利于應(yīng)對氣候變化。該技術(shù)對搭建“人工碳循環(huán)”模式具有重要意義，成功助力我國實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。
二、產(chǎn)品介紹
達(dá)泰DTD418MB采用 2x2 兩發(fā)兩收無線架構(gòu)，空中傳輸速率高達(dá) 300Mbps，兼容西門子S7協(xié)議、Profinet協(xié)議、Modbus TCP/IP等通訊協(xié)議，并采用 OFDM 調(diào)制及 MINO 技術(shù)，使無線可靠傳輸距離達(dá)到1KM范圍內(nèi)均可使用。
DTD418MB 不僅能與 PLC、DCS、智能儀表及傳感器等設(shè)備組成無線測控系統(tǒng)，同時能與組態(tài)軟件、 人機界面、觸摸屏、測控終端等工控產(chǎn)品實現(xiàn)點對點和點對多點的遠(yuǎn)程無線組網(wǎng)，將分散不便于挖溝布線的設(shè)備連接在一起，不需要編寫程序，不需要布線，并且穩(wěn)定可靠。
三、產(chǎn)品選型
達(dá)泰歐美系PLC無線通訊終端-DTD418M
五、現(xiàn)場需求
某油田鉆探井下技術(shù)作業(yè)公司，是集生產(chǎn)科研、技術(shù)服務(wù)于一體的油田工程技術(shù)服務(wù)企業(yè)。某西安車輛制造廠本次承接的液態(tài)二氧化碳儲罐項目，主要用于二氧化碳強化石油開采技術(shù)。
二氧化碳強化石油開采技術(shù)，須先深入了解石油儲層的地質(zhì)特征和二氧化碳的作用機制?，F(xiàn)場有8輛二氧化碳罐裝車，每輛罐車上有4臺液態(tài)二氧化碳儲罐，每臺罐的尾部都裝有一臺西門子S7-200 smart PLC。在注入二氧化碳的過程中，中控室S7-1500 PLC嚴(yán)密監(jiān)測現(xiàn)場多臺液態(tài)儲存罐體內(nèi)的流量、壓力、液位、溫度信號等參數(shù)，并在HMI端顯示，可以實時優(yōu)化注入?yún)?shù)和流體流動模式。
由于長時間暴露在高溫、高壓和含有腐蝕性物質(zhì)的環(huán)境下，油田的管線易被腐蝕損壞，更換和維護成本大，不方便布線。因此采用無線方式來實現(xiàn)碳儲罐體與中控室之間的無線通訊需求，從而降低和減少事故發(fā)生，提高系數(shù)。
設(shè)計要求：
1.中控室西門子S7-1500PLC需要實時監(jiān)控在二氧化碳注氣過程中，碳儲罐內(nèi)的流量、壓力、液位、溫度信號等數(shù)據(jù)。
2.碳儲罐采用西門子S7-200SMART PLC采集各項參數(shù),遠(yuǎn)程傳輸?shù)街锌厥襍7-1500PLC端。
3.中控室、二氧化碳罐裝車距離200米左右，中間有鋼架等隔擋物。
六、無線解決方案
由于石油開采現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，有很大的隱患，無線方案的設(shè)計還需考慮到同時傳輸多臺罐體的數(shù)據(jù)，以便實時監(jiān)測注入過程中二氧化碳的相態(tài)變化。穩(wěn)定和高實時性的數(shù)據(jù)交互，可以及時調(diào)整和維護注氣參數(shù)，避免影響地層滲流影響石油的流動和開采率。
考慮上述因素，達(dá)泰PLC無線通訊專家決定使用33塊達(dá)泰DTD418MB西門子PLC無線通訊終端，通過RJ45接口在S7協(xié)議下，完成中控室和罐體1主32從的PLC無線以太網(wǎng)通訊。在中控室S7-1500 PLC端及32臺碳儲罐的S7-200 SMART端分別安裝一塊達(dá)泰DTD418MB西門子PLC無線通訊終端，即可以實現(xiàn)中控室與32臺碳儲罐之間數(shù)據(jù)無線傳輸。不僅提高了石油資源的開采利用率，而且對于減少碳排放、推動綠色能源發(fā)展具有重大意義。
無線通訊方案示意圖 ▼
七、無線方案的好處
1.節(jié)省改造周期及維護成本，提高生產(chǎn)效率：免除布線維護困擾，操作性、連貫性及開采效率大幅度提高。
2.多套無線通訊終端同時使用，互不干擾：無線通訊終端的內(nèi)部程序采用信道加密單一通信，即使多臺無線設(shè)備同時工作，也不會出現(xiàn)設(shè)備互相干擾的情況。
3.實現(xiàn)石油增產(chǎn)和碳減排雙贏：顯著提高石油采收率，降低碳排放，配合支撐石化能源企業(yè)綠色低碳持續(xù)發(fā)展，持續(xù)為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)作出重要貢獻。
4.安裝簡便，接線即用：可以直接代替有線以太網(wǎng)線，兼容主流PLC通訊協(xié)議。通電接線即可使用，不需要編程，電工就可以安裝。
5.獨立組網(wǎng)，無運行費用：該設(shè)備采用的是達(dá)泰全數(shù)字無線加密傳輸方式，不依賴云平臺或廠區(qū)局域網(wǎng)搭建，屬于無線自組網(wǎng)通訊方式，后期無運行費用。
八、成功案例
◆ 大洋泊車股份有限公司，汽車回轉(zhuǎn)盤與就地程控柜之間無線通訊，10米
◆ 西安比亞迪工廠，控制柜PLC與傳送帶17個托盤無線數(shù)據(jù)交互
◆ 中達(dá)電子(蘇州)有限公司，生產(chǎn)線工位與AGV小車加料無線程控，300米
◆ 寧波金田銅業(yè)，給料車和地面PLC無線通訊，500米
◆ 西安盛鵬石油科技有限公司，石油鉆井用，200M
◆ 江陰蘇龍熱電有限公司，碼頭裝/卸船機與地面連鎖信號無線，5KM
◆ 江蘇朝陽液壓機械集團,200smart之間無線通訊
◆ 山東重聯(lián)電動車輛制造有限公司,S7-1200之間無線通訊
◆ 吉林碳素廠，行車與地面PLC之間無線通訊
◆ 河北西斯派爾機械配件有限公司，叉車PLC無線控制
◆ 天津四院汽車設(shè)備制造有限公司，AGV小車和設(shè)備之間無線控制，300米
◆ 江西理工大學(xué)，移動小車上2路模擬信號傳到PLC上，100M
◆ 鄒平海大工控設(shè)備有限公司,送料小車