1、1水下管汇系统电力通信仿真传输研究摘要：本文主要针对深水电力通信问题。首先，对 PLC 电力/信号传输方式和原理进行阐述。其次，通过编程仿真模拟二进制频移键控法，验证了 PLC 通信方式的可行性。通过本文研究，我们为水下通信提供了电力通信原理，并通过仿真模拟实现了理论验证。 关键词：水下管汇；电力通信；PLC 技术；仿真实验 中图分类号： TN915.853 文献标识码： A 文章编号： 1. 引言： 随着石油天然气工业技术的迅速发展，深水油气资源的勘探开采将成为今后海洋石油工业的重点。海洋工程正朝着超深水、大型化、水下生产系统方向发展。图 1 为海洋油气开发技术发展趋势示意图。我国海域广阔，
2、水深超过 450m 区域占 3/4 以上，深水油气开发已进入设计阶段。作为深水石油开采的解决方案，水下生产技术越发的重要，国际上大型石油公司已经成功地将这项技术应用在 1500m 或更深领域。国内在深水开采领域还是空白，技术落后，发展缓慢，公司已经在努力突破这种困境，以达成自行设计和建造水下管汇系统的目的。 图 1 海洋油气开发技术发展趋势示意图 2.水下管汇概述 常规水下油气田管汇分为生产管汇和测试管汇，生产管汇用来汇集2各生产井口的流体，然后进入生产处理流程，或是直接通过海管外输；测试管汇主要用来测试每一口生产井的产量，测试时单井流体通过测试管汇进入计量系统进行计量。管汇大小要考虑所有生产
3、井的产量，并且在管汇上应根据油藏的后续开发方案预留接口；管汇一般根据关井压力进行全压设计以节省投资，但管汇后续的生产设施是否全压设计要根据具体生产流程进行分析。水下管汇系统由管子和阀门组成，用来分配、控制管理石油和天然气的流动。管汇安装在海底井群之间，主要是把油或气集合起来输送到处理器1。 3.电力/通信传输技术简介 水下通信对水下管汇系统的正常运行具有重要作用，是水下管汇系统的动脉和神经。水下通讯应具有高可靠性，应提供可满足所有可预见情况的通讯能力。在某些情况下，由于数据速率的限制，不能或不适用，将数据实时传送给主控制系统（MCS） 。如数据应适时传输给主控制系统（MCS） ，可允许在水下电
4、子模块（SEM）中临时存储，并应保证存储的数据不会丢失或被覆盖。通讯和电源系统应可承受正常的噪音和干扰而不会误操作。应可在电压、频率变化范围，和水下电子模块（SEM）上连接数量变化下不受影响。主控制系统（MCS）与水下电子模块（SEM）间通讯的管理端为主控制系统（MCS） 。系统通讯性能应满足购买方指定的误码率要求，电通讯系统误码率设计要求为1 x 10-6，光通讯系统误码率设计要求为1 x 10-8。主控制系统（MCS）与所有水下电子模块（SEM）间应采用同一通讯协议。通讯协议应基于认可的工业标准2。 4.水下系统电力/信号传输 3针对水下电力通信的特殊环境，水下管汇系统电力/信号传输可以应
5、用电力线通信技术进行，电力线通信简称 PLC(Power LineCommunication),出现于 20 世纪 20 年代初期，是以电力网作为信道进行载波通信的一种有线通信方式。PLC 与其他通信方式相比，能充分利用电力线资源,因此PLC 具有很好的开发前景和应用价值。PLC 在原理上和邮电有线通信基本相同,所不同的是它在电力线路输送 50 Hz/60 Hz 电能的同时，利用电力线路来实现数据通信的传输。 水下控制模块还包含基于微处理器的水下电子模块(SEM)，对来自主控制单元的电力载波信号进行解码,从而对水下阀门进行操作；同时对水下采油树及井口的压力、温度等过程参数信号进行编码后调制在电
6、力线上实现上传，当发生电力/信号传输中断等意外情况时，电力电子模块会自动向主控制系统报警，提示维修和使用备用设施。在电力线载波通信的调制解调方式上，该控制系统采用二进制频移键控(2FSK)模式，其中对于相位不连续的调频方式，数字调频信号可以看成是 2 个数字调幅信号之和3。 5.结束语 水下管汇系统的发展面临着许多挑战。水下管汇系统不仅可以提高采收率，而且不须要对地面不动产进行投资，具有巨大的发展潜力。 PLC 传输技术在水下管汇系统中可行性研究。PLC 技术具有多种优点：（1）实现成本低 由于可以直接利用已有的配电网络作为传输线路，所以不用进行额外布线，从而大大减少了的投资，降低了成本。 4（2）高速率 PLC 能够提供高速的传输。目前，其传输速率依设备厂家的不同而在 4.5M45Mbps 之间。 （3）便捷 PLC 属于“即插即用” ，接入电源就等于接入网络。 参考文献 1 苏锋.刘鸿雁.王强.电力信号传输技术在水下生产系统的应用.2008.5(3)：29-31 2 李伟.在开发更加智能化、更加可靠的完井系统方面的竞争.测井技术信息.2000，13(6): 266-268 3 王玮.孙丽萍.白勇.水下油气生产系统J.高校化学工程学报.2009.24(6): 266268
