二氧化碳注气开采石油中的无线应用（西安车辆制造厂某油田钻探项目简报）

二氧化碳注气开采石油中的无线应用（西安车辆制造厂某油田钻探项目简报）

 

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一、应用背景

      通过二氧化碳强化石油开采技术，可以将整个采收率提高到50%以上，从而提高石油资源的利用效率。按照1吨二氧化碳可驱出0.25吨原油计算，年增产原油约20余万吨，从而实现石油增产和碳减排双赢。
      二氧化碳强化石油开采技术具有许多优点。首先，它可以提高石油的采收率，从而延长了石油储量的使用寿命。其次，二氧化碳是一种环保、可循环利用的气体，不会对环境造成污染。此外，二氧化碳强化石油开采技术还可以减少温室气体的排放，有利于应对气候变化。该技术对搭建“人工碳循环”模式具有重要意义，成功助力我国实现“双碳”目标。

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二、产品介绍

达泰DTD418MB采用 2x2 两发两收无线架构，空中传输速率高达 300Mbps，兼容西门子S7协议、Profinet协议、Modbus TCP/IP等通讯协议，并采用 OFDM 调制及 MINO 技术，使无线可靠传输距离达到1KM范围内均可使用。
DTD418MB 不仅能与 PLC、DCS、智能仪表及传感器等设备组成无线测控系统，同时能与组态软件、 人机界面、触摸屏、测控终端等工控产品实现点对点和点对多点的远程无线组网，将分散不便于挖沟布线的设备连接在一起，不需要编写程序，不需要布线，并且稳定可靠。

三、产品选型

达泰欧美系PLC无线通讯终端-DTD418M

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五、现场需求

某油田钻探井下技术作业公司，是集生产科研、技术服务于一体的油田工程技术服务企业。某西安车辆制造厂本次承接的液态二氧化碳储罐项目，主要用于二氧化碳强化石油开采技术。
二氧化碳强化石油开采技术，须先深入了解石油储层的地质特征和二氧化碳的作用机制。现场有8辆二氧化碳罐装车，每辆罐车上有4台液态二氧化碳储罐，每台罐的尾部都装有一台西门子S7-200 smart PLC。在注入二氧化碳的过程中，中控室S7-1500 PLC严密监测现场多台液态储存罐体内的流量、压力、液位、温度信号等参数，并在HMI端显示，可以实时优化注入参数和流体流动模式。
由于长时间暴露在高温、高压和含有腐蚀性物质的环境下，油田的管线易被腐蚀损坏，更换和维护成本大，不方便布线。因此采用无线方式来实现碳储罐体与中控室之间的无线通讯需求，从而降低和减少事故发生，提高安全系数。

设计要求：

1.中控室西门子S7-1500PLC需要实时监控在二氧化碳注气过程中，碳储罐内的流量、压力、液位、温度信号等数据。

2.碳储罐采用西门子S7-200SMART PLC采集各项参数,远程传输到中控室S7-1500PLC端。

3.中控室、二氧化碳罐装车距离200米左右，中间有钢架等隔挡物。

六、无线解决方案

由于石油开采现场环境复杂，有很大的安全隐患，无线方案的设计还需考虑到同时传输多台罐体的数据，以便实时监测注入过程中二氧化碳的相态变化。稳定和高实时性的数据交互，可以及时调整和维护注气参数，避免影响地层渗流影响石油的流动和开采率。
考虑上述因素，达泰PLC无线通讯团队决定使用33块达泰DTD418MB西门子PLC无线通讯终端，通过RJ45接口在S7协议下，完成中控室和罐体1主32从的PLC无线以太网通讯。在中控室S7-1500 PLC端及32台碳储罐的S7-200 SMART端分别安装一块达泰DTD418MB西门子PLC无线通讯终端，即可以实现中控室与32台碳储罐之间数据无线传输。不仅提高了石油资源的开采利用率，而且对于减少碳排放、推动绿色能源发展具有重大意义。
无线通讯方案示意图 ▼

七、无线方案的好处

1. 节省改造周期及维护成本，提高生产效率：免除布线维护困扰，操作安全性、连贯性及开采效率大幅度提高。

2. 多套无线通讯终端同时使用，互不干扰：无线通讯终端的内部程序采用信道加密单一通信，即使多台无线设备同时工作，也不会出现设备互相干扰的情况。

3. 实现石油增产和碳减排双赢：显著提高石油采收率，降低碳排放，配合支撑石化能源企业绿色低碳持续发展，持续为实现“双碳”目标作出重要贡献。

4. 安装简便，接线即用：可以直接代替有线以太网线，兼容主流PLC通讯协议。通电接线即可使用，不需要编程，电工就可以安装。

5. 独立组网，无运行费用：该设备采用的是达泰全数字无线加密传输方式，不依赖云平台或厂区局域网搭建，属于无线自组网通讯方式，后期无运行费用。

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八、成功案例

◆ 大洋泊车股份有限公司，汽车回转盘与就地程控柜之间无线通讯，10米
◆ 西安比亚迪工厂，控制柜PLC与传送带17个托盘无线数据交互
◆ 中达电子(苏州)有限公司，生产线工位与AGV小车加料无线程控，300米
◆ 宁波金田铜业，给料车和地面PLC无线通讯，500米
◆ 西安盛鹏石油科技有限公司，石油钻井用，200M
◆ 江阴苏龙热电有限公司，码头装/卸船机与地面连锁信号无线，5KM
◆ 江苏朝阳液压机械集团,200smart之间无线通讯
◆ 山东重联电动车辆制造有限公司,S7-1200之间无线通讯
◆ 吉林碳素厂，行车与地面PLC之间无线通讯
◆ 河北西斯派尔机械配件有限公司，叉车PLC无线控制
◆ 天津四院汽车设备制造有限公司，AGV小车和设备之间无线控制，300米
◆ 江西理工大学，移动小车上2路模拟信号传到PLC上，100M
◆ 邹平海大工控设备有限公司,送料小车和S7-300PLC之间无线通讯,100米
◆ 湖南博云东方粉末冶金有限公司，5个工位信号呼叫和PLC无线通讯，200m
◆ 苏州安利捷起重机电，控制顶部小车和地面输送线（编码器）同步随行，30m
◆ 中国汽车工业工程有限公司，PLC无线唤醒AGV小车，50m
◆ 安徽通利自动化设备有限公司，编码器与S7-1200之间通讯，1KM

九、公司介绍

西安达泰电子有限责任公司创立于2002年，是一家集工业无线产品研发、生产、销售于一体的“智”造企业，产品具有“可靠、简单、智能”的特点，能够直接取代传统线缆，实现工业数据信号的无线传输，近20年间，达泰先后获得多项发明，常年与国内top50高校进行产学研合作、水泥行业供应商，同时也逐步组建起了一支具有丰富现场经验的PLC无线通讯团队，为客户提供多方位的技术保障。现已为国内外超30000家工厂企业成功实现近15万个无线采集测控方案设计和改造项目，投入使用的设备超100万套。DTD1系、4系无线产品广泛应用于水泥，冶炼，发电，煤炭，化工等复杂恶劣的工业场合，平均连续使用寿命超过5年以上。