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管控一體化解決之道

業務與行業

智慧油田解決方案


方案概述

力控智慧油氣田解決方案是力控科技針對油氣田行業推出的整體解決方案,可以幫助油氣田企業推進自動化系統和信息化系統的深度融合、生產過程和管理流程的深度融合,為油田發展提供信息強力支撐,解決國內油田企業信息化中缺少統一的信息資源服務平臺問題。

力控智慧油氣田解決方案遵循“標準化設計、??榛ㄉ?、標準化采購、信息化提升”的“四化原則和“統一規劃、統一標準、統一設計、統一投資、統一建設、統一管理”的“六統一原則,并以“建用結合,以用為主”為工作方針,幫助油氣田改進勞動組織形式,壓扁管理層級,提高勞動生產率,推動體制機制創新。 

“智慧油氣田”是在“數字油氣田”的基礎上,借助業務模型和專家系統,全面感知油氣田動態,自動操控油氣田活動,預測油氣田變化趨勢,持續優化油氣田管理,虛擬專家輔助油氣田決策,用計算機系統智能地管理油氣田,基本實現油田生產過程自動化、業務管理協同化和全面信息共享,支持井位部署可視化,油藏、鉆采、地面工程方案編制的全面優化,力爭達到“看地圖調度,聽數字指揮,讓數字說話”。

通過智慧油氣田建設,努力實現油氣田的“四個轉變”:數據管理由分散采集、逐級匯總、層層上報向源頭采集、集中管理、授權共享轉變;地質研究由分專業、多層次的研究向跨專業、不同學科的協同研究轉變;生產管理由人工巡檢、逐級反映、經驗管理向生產過程實時監測、動態指揮的轉變;經營管理由分系統操作、期末算賬、事后分析向業務聯動、事前預測、事中控制、優化決策的轉變。

系統建設難點

伴隨著國家工業化、信息化的兩化融合,企業信息系統的深化,信息系統的標準化和平臺化是企業信息化的關鍵,而油氣田生產現場惡劣,分布點多面廣,控制設備和信息化集成廠家眾多,而信息化行業的摩爾定律導致系統更迭快,油田信息化建設早期都存在一些以關系數據庫+各種開發工具形成的信息系統居多,這些信息化系統在規模擴大后面臨著以下困難: 

系統擴容后,個別廠家的系統很難穩定,調試周期長。 

自動化設備接入接口與信息化層的接口不統一,集成困難。 

因為沒有統一平臺,系統維護困難,工作效率低下。 

新的IT技術出現后,系統升級麻煩,適應性差。 

系統架構

系統部署方案主要由4個網絡層次構成,整體架構如31所示:

總公司級

采油(氣)廠級

作業區級

場站級

3.1 總公司部署架構

以各采油(氣)廠數據(實時、關系)平臺作為數據源對象,將總公司需要的實時數據、關系數據同步至總公司實時數據庫、關系數據庫中,建立總公司管理子系統???。

3.2 采油(氣)廠部署架構

采油(氣)廠部署實時數據庫,接收作業區傳送來的數據。通過對各個作業區數據進行統一平臺集成,針對采油(氣)廠的系統平臺進行建設,提供有效的數據分析結果,并實現實時監控、工況分析、安全管理、報表管理、設備管理子系統管理???,根據各油田實際情況拓展其它管理子系統,完善采油(氣)廠的生產管理平臺。

3.3 作業區部署架構

在作業區進行軟硬件安裝及開發,將其管轄范圍內站點、井場生產數據通過無線或有線的網絡通訊方式整合,并對所有設備信息標識、區域位置及狀態進行統一標識,建立標準的生產數據點表、數據庫結構。

為了提高生產系統的安全性,可以通過安全隔離網關和工業防火墻將作業區分為辦公網和生產網兩部分,可以有效隔離信息網絡對生產網絡的影響,保證生產系統的安全性。

作業區部署架構下圖所示。

 

3.4 井場部署架構

油田現場分為油(氣)井和場站兩類,油(氣)井采用無人值守站的形式,場站采用有人值守站的形式。

3.4.1 油(氣)井

油(氣)井采用無人值守站的方式,RTU作為無人值守站的數據通信中心,與油(氣)井進行數據采集和通信。作業區的采集通信服務器則通過RTU采集油(氣)井的數據。

油(氣)井的部署架構下圖所示。

3.4.2 場站

油田的場站包括聯合站、接轉站、計量站、增壓站、注水站等各類站控系統。

站控系統是集數據采集、自動控制和智能分析于一體的綜合管理系統,站控系統由負責數據采集的硬件部分和負責分析管理的軟件部分構成。

站控系統的部署架構如下圖所示。

                                                            圖4-6場站部署架構

站控部署方案如下:

兩臺軟冗余站控服務器:實現數據采集和存儲。

若干臺操作員站:實現畫面實時監控功能。

系統功能

4.1 生產數據采集和通信 

數據采集和通信是智慧油氣田的基本功能,將噴井、抽油機井、電潛泵井、螺桿泵井、注水井、配水間、注水站、油水集輸管網、增壓站、轉油站、集輸站、罐區等生產現場的油(氣)井和場站的數據采集到數據庫中,包括壓力、溫度、流量、液位、電流、電壓、轉速、功率、載荷、沖程、沖次以及視頻等運行參數數據,以及油(氣)井的功圖計量數據等,并逐層匯聚,供SCADA和生產指揮系統使用,同時通過通信功能可以實現對現場的遠程控制。

4.2 生產數據存儲 

力控智慧油氣田提供生產數據存儲功能,構建智慧油氣田上層應用所依賴的基礎數據中心。生產數據歸檔存儲不依賴于第三方關系型數據庫,但可以與第三方關系型數據庫進行集成,通過ETL轉儲工具與其進行數據轉儲交互,共同構建上層應用所依賴的數據中心。

4.3 生產實時監控 

油井、供注水系統、增壓站、計量站、聯合站、管網等現場生產數據通過數據采集技術采集到平臺實時數據庫中,結合各生產場所的二維或者三維工藝流程圖進行組態。操作管理人員可以隨時隨地的查看現場生產狀況。

4.4 曲線圖表

系統提供多種曲線和圖表組件用于對數據進行可視化顯示,典型的如實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線、XY曲線、直方圖、餅圖、溫控曲線等曲線工具。顯示用戶設置的溫度、壓力、流量等數據的實時、歷史數據。同期對比某一監測值(溫度、壓力、瞬時流量、累計流量等)在特定時間段內不同日期同一時刻的采集值。

4.5 生產報警 

通過對油(氣)井、氣井、注水井、集、輸、配氣站、脫水站、增壓站、閥室、處理廠、管網設備裝置生產運行狀況的實時監視,對發生的任何異常情況,系統平臺能及時通過各種報警方式提示通知相關操作管理人員。系統報警方式主要分為:聲光、圖像、屏幕圖標閃爍以及視頻監視聯動等。


4.6 生產報表

通過表格的形式展示、操作、處理各級生產單位的井站、站場、閥室、凈化、管線等生產動態數據,生成各級符合用戶業務需求及格式需求的表格。

4.7 功圖計量

由實時數據庫結合關系數據庫共同完成示功圖數據監控、設備工況分析及示功圖顯示,計算油(氣)井的產量,判斷抽油機的工況狀態。通過功圖對比與分析功能可以對任意時間段內的歷史功圖進行查詢和分析,供調度人員對所有油(氣)井進行工況分析和量油計產,同時和其它生產監控及管理門戶進行有效的嵌入和集成,形成統一的數字化調度和管理平臺。

4.8 電子巡井

采用計算機替代一個人一天去各個井場巡井,通過視頻、抽油機參數、功圖工況等信息直接在計算機上顯示。

4.9 視頻系統集成

與視頻系統聯動,快速定位現場異常問題。

方案總結

油田建設能使油田企業提高工作效率、提高工作質量、增加企業經濟效益和社會效益。建設各個環節應用控制系統進行智能化處理、快速整合。使這些信息資源得到最大限度地共享和有效利用,及時為決策者提供依據,促進企業管理水平和運行效率的提高。使油田管理走向科學化和最優化,使企業業務流程規范化、信息資源共享最大化、制度管理科學化。從而促使企業整體水平的提升,增強石油企業在國際市場的競爭力。力控系列產品作為基礎的自動化軟件平臺和數據中心管理平臺,為油田基礎的數據采集與管理發揮了巨大的作用。






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