PLC無線通訊終端在二氧化碳注氣開采石油中的應用

一、應用背景

在傳統的石油開采過程中，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采技術，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采技術具有許多優點。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采技術還可以減少溫室氣體的排放，有利于應對氣候變化。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。

二、現場需求

某油田鉆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。某西安車輛制造廠本次承接的液態二氧化碳儲罐項目，主要用于二氧化碳強化石油開采技術。

二氧化碳強化石油開采技術，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?，F場有8輛二氧化碳罐裝車，每輛罐車上有4臺液態二氧化碳儲罐，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嚴密監測現場多臺液態儲存罐體內的流量、壓力、液位、溫度信號等參數，并在HMI端顯示，可以實時優化注入參數和流體流動模式。

由于長時間暴露在高溫、高壓和含有腐蝕性物質的環境下，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，提高安全系數。

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.碳儲罐采用西門子S7-200SMART PLC采集各項參數,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。

三、無線解決方案

由于石油開采現場環境復雜，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臺罐體的數據，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采率。

考慮上述因素，達泰PLC無線通訊專家決定使用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臺碳儲罐的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臺碳儲罐之間數據無線傳輸。不僅提高了石油資源的開采利用率，而且對于減少碳排放、推動綠色能源發展具有重大意義。

無線通訊方案示意圖 ▼

四、無線方案的好處

1. 節省改造周期及維護成本，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：無線通訊終端的內部程序采用信道加密單一通信，即使多臺無線設備同時工作，也不會出現設備互相干擾的情況。

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：該設備采用的是達泰全數字無線加密傳輸方式，不依賴云平臺或廠區局域網搭建，屬于無線自組網通訊方式，后期無運行費用。

審核編輯 黃宇