文档介绍：水下管汇系统电力通信仿真传输研究
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: 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,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

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]。

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]。

针对水下电力通信的特殊环境,水下管汇系统电力/信号传输可以应用电力线通信技术进行,电力线通信简称PLC(Power munication),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