淺談?dòng)吞飻?shù)字化管理系統(tǒng)的應(yīng)用

劉超 劉治坤 栗生亞

【摘 要】長(zhǎng)慶油田采油作業(yè)區(qū)域分布廣泛，生產(chǎn)單元相對(duì)分散，按照原有人工巡井、井站駐守的工作方式，存在用工量控制難度大等諸多弊端。為了適應(yīng)長(zhǎng)慶油田持續(xù)、有效、協(xié)調(diào)的低成本發(fā)展，長(zhǎng)慶油田全面建設(shè)并應(yīng)用油田數(shù)字化管理系統(tǒng)，為員工“減少工作量、減少安全風(fēng)險(xiǎn)、改善工作環(huán)境、實(shí)現(xiàn)正常倒休”， 滿足了企業(yè)現(xiàn)代化管理的高要求，開(kāi)創(chuàng)了油田生產(chǎn)模式的新局面。

【關(guān)鍵詞】長(zhǎng)慶油田；數(shù)字化管理系統(tǒng)

1.油田建設(shè)數(shù)字化管理系統(tǒng)的必要性

一是數(shù)字化管理系統(tǒng)順應(yīng)了油田企業(yè)現(xiàn)代化管理的發(fā)展方向。信息化已成為現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，集團(tuán)公司也明確提出了加快信息化建設(shè)步伐，為油田建設(shè)現(xiàn)代化大油氣田指明了方向。

二是實(shí)施低成本發(fā)展戰(zhàn)略的客觀需求。原有生產(chǎn)管理組織模式，極大地浪費(fèi)了人力、物力、財(cái)力，如：人工抄錄數(shù)據(jù)，每一級(jí)機(jī)構(gòu)都要建立相應(yīng)的報(bào)表和臺(tái)帳；人工巡井巡線，需要大量的人員及車輛配合等。傳統(tǒng)的人工抄錄數(shù)據(jù)、定點(diǎn)駐井看護(hù)、定期巡井巡線的生產(chǎn)模式已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前油田發(fā)展的需求，必須通過(guò)生產(chǎn)模式創(chuàng)新和組織構(gòu)架革新提升企業(yè)發(fā)展的內(nèi)動(dòng)力。

三是降低安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)實(shí)現(xiàn)安全環(huán)保的有力保障。應(yīng)用數(shù)字化管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)井站的生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警報(bào)警、遠(yuǎn)程操控等功能，使員工不深入現(xiàn)場(chǎng)就能遠(yuǎn)程完成作業(yè)，從而保證現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)安全平穩(wěn)運(yùn)行，油田開(kāi)發(fā)與資源環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。

總之，數(shù)字化管理系統(tǒng)的建設(shè)，使油田管理模式發(fā)生了重大變革，以電子巡井報(bào)警、油井遠(yuǎn)程啟停、水井遠(yuǎn)程調(diào)配、站點(diǎn)數(shù)據(jù)采集等數(shù)字化管理核心技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，降低了一線員工勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了生產(chǎn)作業(yè)安全隱患，為進(jìn)一步優(yōu)化簡(jiǎn)化生產(chǎn)組織機(jī)構(gòu)提供了技術(shù)支撐，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)效益和員工利益的雙贏提供了保障，油田建設(shè)數(shù)字化管理系統(tǒng)是十分必要的。

2.油田數(shù)字化管理系統(tǒng)組成及功能

系統(tǒng)組成包括井場(chǎng)系統(tǒng)和站內(nèi)系統(tǒng)2個(gè)部分，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋或者光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊傳輸。井場(chǎng)系統(tǒng)分為井口、閥組間、視頻監(jiān)控和井場(chǎng)主桿4個(gè)部分；站內(nèi)系統(tǒng)分為儀表、PLC、站控系統(tǒng)3個(gè)部分。

2.1井口部分

井口部分安裝有井口采集器、載荷傳感器、角位移傳感器、電參采集器、壓力變送器、電機(jī)運(yùn)行監(jiān)控模塊等數(shù)字化設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)油井功圖采集、電機(jī)三相電壓采集、電機(jī)三相電流采集、油井運(yùn)行狀態(tài)采集、抽油機(jī)遠(yuǎn)程啟停控制、井場(chǎng)匯管壓力采集、電機(jī)故障自動(dòng)報(bào)警（缺相、過(guò)載、空轉(zhuǎn)）等功能。以上所有數(shù)據(jù)都是井口采集器通過(guò)2.4G無(wú)線通訊協(xié)議與井場(chǎng)主RTU進(jìn)行通訊。

2.1.1閥組間部分

閥組間部分安裝有閥組間RTU、壓力變送器、流量計(jì)、穩(wěn)流配水儀等數(shù)字化設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)井場(chǎng)閥組間匯管壓力采集、瞬時(shí)流量采集、累計(jì)流量采集及注水井遠(yuǎn)程調(diào)配等功能。通過(guò)RS485采集高壓注水流量計(jì)的注水流量數(shù)據(jù)，同時(shí)還能與壓力變送器進(jìn)行通訊。以上所有數(shù)據(jù)都是閥組間RTU通過(guò)2.4G無(wú)線通訊協(xié)議與井場(chǎng)主RTU進(jìn)行通訊。

2.1.2視頻監(jiān)控部分

視頻監(jiān)控部分安裝有視頻服務(wù)器和室外一體化攝像機(jī)，通過(guò)攝像機(jī)采集并傳送視頻數(shù)據(jù)到視頻服務(wù)器，再由交換機(jī)經(jīng)無(wú)線網(wǎng)橋或光纖將實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)顯示到站內(nèi)視頻監(jiān)控平臺(tái)。根據(jù)每個(gè)井場(chǎng)的井口數(shù)量不同，安裝1至2套視頻監(jiān)控設(shè)備（8口井以內(nèi)含8口井使用1套視頻監(jiān)控系統(tǒng)，9-15口井使用2套視頻監(jiān)控系統(tǒng)），以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)井場(chǎng)的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控。

視頻監(jiān)控設(shè)備支持云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)、鏡頭預(yù)置位功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)固定位置實(shí)時(shí)拍攝和截圖取證。視頻監(jiān)控設(shè)備還具備智能物體行為分析功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)井場(chǎng)非法闖入等事件進(jìn)行廣播警告和入侵報(bào)警，同時(shí)警報(bào)提醒站內(nèi)操作人員，操作人員可手動(dòng)控制攝像機(jī)進(jìn)行追蹤截圖取證。

2.1.3井場(chǎng)主桿部分

井場(chǎng)主桿安裝有井場(chǎng)主RTU、功放、喇叭、交換機(jī)、無(wú)線網(wǎng)橋或者光纖收發(fā)器等數(shù)字化設(shè)備，通過(guò)2.4G無(wú)線通訊協(xié)議與所屬各井口RTU、閥組間RTU進(jìn)行無(wú)線通訊，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)井場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集和控制，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋或光纖網(wǎng)絡(luò)將所有數(shù)據(jù)上傳到站內(nèi)站控系統(tǒng)。

2.2儀表部分

儀表部分安裝有壓力變送器、溫度變送器、流量計(jì)、液位計(jì)、可燃?xì)怏w報(bào)警儀等數(shù)字化設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)站內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備的壓力、溫度、流量、液位及可燃?xì)怏w濃度等數(shù)據(jù)的采集功能，以上數(shù)據(jù)通過(guò)模擬量信號(hào)或者485型號(hào)與站內(nèi)PLC進(jìn)行通訊。

2.2.1 PLC部分

PLC設(shè)備用于管理站點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集和控制，PLC設(shè)備出廠帶有初始化程序，初始PLC程序?qū)⑿枰瓿傻目刂迫蝿?wù)根據(jù)站點(diǎn)管理單元?jiǎng)澐譃槎鄠€(gè)的子模塊，然后對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行功能編程，各子模塊程序之間相互獨(dú)立，具有清晰的結(jié)果，在不同站點(diǎn)使用時(shí)可根據(jù)工藝流程調(diào)整相應(yīng)模塊。主要包括以太網(wǎng)通訊子程序、模擬量子程序、485通訊子程序、電加熱子程序、PID控制子程序、高數(shù)計(jì)數(shù)器子程序等。要求當(dāng)采集數(shù)據(jù)點(diǎn)變化不會(huì)影響程序運(yùn)行。

2.2.2站控系統(tǒng)部分

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝的實(shí)際情況和油田行業(yè)的自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)，站點(diǎn)采用SCADA軟件作為站控監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)站內(nèi)及其所轄井場(chǎng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和控制，包括站內(nèi)的流程監(jiān)控、生產(chǎn)曲線、運(yùn)行報(bào)表和單元報(bào)警等功能。

流程監(jiān)控主要實(shí)現(xiàn)了以下功能：（1）收球筒進(jìn)、出口壓力和溫度的監(jiān)測(cè)及超限報(bào)警；（2）站內(nèi)容器（如緩沖罐、應(yīng)急罐、事故罐等）液位的監(jiān)測(cè)及高低限液位報(bào)警；（3）外輸管線壓力、溫度、瞬時(shí)流量、累計(jì)流量的監(jiān)測(cè)及超限報(bào)警；（4）輸油泵進(jìn)、出口壓力的監(jiān)測(cè)及超限報(bào)警；（5）輸油泵運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行頻率及三相電參及功率等參數(shù)的監(jiān)測(cè)（6）可燃?xì)怏w濃度的監(jiān)測(cè)及超限報(bào)警。

生產(chǎn)曲線實(shí)現(xiàn)了對(duì)壓力、溫度和液位的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢和歷史數(shù)據(jù)查詢，使工作人員能夠更加科學(xué)合理地掌握生產(chǎn)運(yùn)行并進(jìn)行分析。

運(yùn)行報(bào)表實(shí)現(xiàn)了對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的定時(shí)記錄、歷史查詢、生成報(bào)表、報(bào)表導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。運(yùn)行報(bào)表能夠真實(shí)準(zhǔn)備的記錄各項(xiàng)數(shù)據(jù)，大大提供了日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)管理的工作效率，也杜絕了人為原因?qū)е碌恼`差。

單元報(bào)警分為實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警兩個(gè)部分。實(shí)時(shí)報(bào)警能夠及時(shí)的顯示當(dāng)前報(bào)警提示及相關(guān)報(bào)警信息；歷史報(bào)警可對(duì)所有報(bào)警信息進(jìn)行存儲(chǔ)并查詢，同時(shí)也支持報(bào)警數(shù)據(jù)的打印功能，能夠大大降低安全風(fēng)險(xiǎn)，做到真正意義上的安全生產(chǎn)。

3.結(jié)語(yǔ)

油田推行應(yīng)用數(shù)字化管理系統(tǒng)，充分利用了油藏管理、數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)控制、信息通訊、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)交互共享等相關(guān)技術(shù)，結(jié)合油田地理環(huán)境和地質(zhì)特點(diǎn)，集成、整合現(xiàn)有技術(shù)資源，創(chuàng)新管理、技術(shù)理念，提升了生產(chǎn)管理的過(guò)程監(jiān)控水平，建立了油田“井站一體、電子巡護(hù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控、精確制導(dǎo)、智能管理”的數(shù)字化管理系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)“同一平臺(tái)、信息共享、多級(jí)監(jiān)視、智能控制”的目標(biāo)。

油田數(shù)字化管理系統(tǒng)，在降低企業(yè)成本、細(xì)化企業(yè)管理、提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力等方面具有顯著的效果，它是解放思想、創(chuàng)新實(shí)踐的結(jié)果，更是集體智慧的結(jié)晶。因此，油田數(shù)字化管理系統(tǒng)必將在全國(guó)，甚至世界的各個(gè)大油田中迅速推廣應(yīng)用開(kāi)來(lái)。