二氧化碳注氣開採石油中的無線應用（西安車輛製造廠某油田鑽探項目簡報）

二氧化碳注氣開採石油中的無線應用（西安車輛製造廠某油田鑽探項目簡報）

 

★ 特別聲明：文章及方案圖片皆為達泰電子原創，轉載請標明出處。

一、應用背景

在傳統的石油開採過程中，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採技術是一種利用二氧化碳來提高石油采收率的技術。將工業尾氣中的二氧化碳被捕集起來，注入油田地下油層，把原油"驅趕”出來，同時就地封存。通過二氧化碳強化石油開採技術，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噸二氧化碳可驅出0.25噸原油計算，年增產原油約20余萬噸，從而實現石油增產和碳減排雙贏。
二氧化碳強化石油開採技術具有許多優點。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，二氧化碳是一種環保、可循環利用的氣體，不會對環境造成污染。此外，二氧化碳強化石油開採技術還可以減少溫室氣體的排放，有利於應對氣候變化。該技術對搭建“人工碳循環”模式具有重要意義，成功助力我國實現“雙碳”目標。

無線以太網，I/O模塊，IO模塊，io信號採集，數字信號無線，無線網關，物聯網網關，PLC無線通訊模塊，西門子無線通訊模塊，網口無線通信模塊

二、產品介紹

達泰DTD418MB採用 2x2 兩發兩收無線架構，空中傳輸速率高達 300Mbps，兼容西門子S7協議、Profinet協議、Modbus TCP/IP等通訊協議，並採用 OFDM 調製及 MINO 技術，使無線可靠傳輸距離達到1KM範圍內均可使用。
DTD418MB 不僅能與 PLC、DCS、智能儀表及傳感器等設備組成無線測控系統，同時能與組態軟件、 人機界面、觸摸屏、測控終端等工控產品實現點對點和點對多點的遠程無線組網，將分散不便於挖溝布線的設備連接在一起，不需要編寫程序，不需要布線，並且穩定可靠。

三、產品選型

達泰歐美系PLC無線通訊終端-DTD418M

無線以太網，I/O模塊，IO模塊，io信號採集，數字信號無線，無線網關，物聯網網關，PLC無線通訊模塊，西門子無線通訊模塊，網口無線通信模塊

五、現場需求

某油田鑽探井下技術作業公司，是集生產科研、技術服務于一體的油田工程技術服務企業。某西安車輛製造廠本次承接的液態二氧化碳儲罐項目，主要用於二氧化碳強化石油開採技術。
二氧化碳強化石油開採技術，須先深入了解石油儲層的地質特征和二氧化碳的作用機制。現場有8輛二氧化碳罐裝車，每輛罐車上有4台液態二氧化碳儲罐，每台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嚴密監測現場多台液態儲存罐體內的流量、壓力、液位、溫度信號等參數，並在HMI端顯示，可以實時優化注入參數和流體流動模式。
由於長時間暴露在高溫、高壓和含有腐蝕性物質的環境下，油田的管線易被腐蝕損坏，更換和維護成本大，不方便布線。因此採用無線方式來實現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生，提高安全係數。

設計要求：

1.中控室西門子S7-1500PLC需要實時監控在二氧化碳注氣過程中，碳儲罐內的流量、壓力、液位、溫度信號等數據。

2.碳儲罐採用西門子S7-200SMART PLC採集各項參數,遠程傳輸到中控室S7-1500PLC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

由於石油開採現場環境複雜，有很大的安全隱患，無線方案的設計還需考慮到同時傳輸多台罐體的數據，以便實時監測注入過程中二氧化碳的相態變化。穩定和高實時性的數據交互，可以及時調整和維護注氣參數，避免影響地層滲流影響石油的流動和開採率。
考慮上述因素，達泰PLC無線通訊團隊決定使用33塊達泰DTD418MB西門子PLC無線通訊終端，通過RJ45接口在S7協議下，完成中控室和罐體1主32從的PLC無線以太網通訊。在中控室S7-1500 PLC端及32台碳儲罐的S7-200 SMART端分別安裝一塊達泰DTD418MB西門子PLC無線通訊終端，即可以實現中控室與32台碳儲罐之間數據無線傳輸。不僅提高了石油資源的開採利用率，而且對於減少碳排放、推動綠色能源發展具有重大意義。
無線通訊方案示意圖 ▼

七、無線方案的好處

1. 節省改造週期及維護成本，提高生產效率：免除布線維護困擾，操作安全性、連貫性及開採效率大幅度提高。

2. 多套無線通訊終端同時使用，互不干擾：無線通訊終端的內部程序採用信道加密單一通信，即使多台無線設備同時工作，也不會出現設備互相幹擾的情況。

3. 實現石油增產和碳減排雙贏：顯著提高石油采收率，降低碳排放，配合支撐石化能源企業綠色低碳持續發展，持續為實現“雙碳”目標作出重要貢獻。

4. 安裝簡便，接線即用：可以直接代替有線以太網線，兼容主流PLC通訊協議。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，無運行費用：該設備採用的是達泰全數字無線加密傳輸方式，不依賴云平台或廠區局域網搭建，屬於無線自組網通訊方式，後期無運行費用。

無線以太網，I/O模塊，IO模塊，io信號採集，數字信號無線，無線網關，物聯網網關，PLC無線通訊模塊，西門子無線通訊模塊，網口無線通信模塊

八、成功案例

◆ 大洋泊車股份有限公司，汽車迴轉盤與就地程控櫃之間無線通訊，10米
◆ 西安比亞迪工廠，控制櫃PLC與傳送帶17個托盤無線數據交互
◆ 中達電子(蘇州)有限公司，生產線工位與AGV小車加料無線程控，300米
◆ 寧波金田銅業，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，石油鑽井用，200M
◆ 江陰甦龍熱電有限公司，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
◆ 山東重聯電動車輛製造有限公司,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
◆ 天津四院汽車設備製造有限公司，AGV小車和設備之間無線控制，300米
◆ 江西理工大學，移動小車上2路模擬信號傳到PLC上，100M
◆ 鄒平海大工控設備有限公司,送料小車和S7-300PLC之間無線通訊,100米
◆ 湖南博云東方粉末冶金有限公司，5個工位信號呼叫和PLC無線通訊，200m
◆ 蘇州安利捷起重機電，控制頂部小車和地面輸送線（編碼器）同步隨行，30m
◆ 中國汽車工業工程有限公司，PLC無線喚醒AGV小車，50m
◆ 安徽通利自動化設備有限公司，編碼器與S7-1200之間通訊，1KM