PLC无线通讯终端在二氧化碳注气开采石油中的应用

一、应用背景

在传统的石油开采过程中，只能采收到地下原油储层中约30%至40%的石油。二氧化碳强化石油开采技术是一种利用二氧化碳来提高石油采收率的技术。将工业尾气中的二氧化碳被捕集起来，注入油田地下油层，把原油"驱赶”出来，同时就地封存。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。

二、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 smartPLC。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。

三、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无线通讯专家决定使用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 ▼

四、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。

审核编辑 黄宇