塔里木油田物聯(lián)網(wǎng)建設

李 昕 大慶油田設計院

塔里木油田物聯(lián)網(wǎng)建設

李 昕 大慶油田設計院

塔里木油田油田生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)以及生產(chǎn)管理系統(tǒng)三部分。生產(chǎn)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由作業(yè)區(qū)生產(chǎn)管理中心→大中型工藝站場→井場的光纖通信網(wǎng)路，將單井和站場生產(chǎn)數(shù)據(jù)高效、安全、穩(wěn)定地傳輸?shù)缴a(chǎn)指揮中心。本次生產(chǎn)管理系統(tǒng)建設不考慮油公司指揮中心和生產(chǎn)管理中心部分，只負責完成作業(yè)區(qū)數(shù)據(jù)處理服務器的部署和相關軟件。在作業(yè)區(qū)配置小型實時數(shù)據(jù)庫服務器2臺，實現(xiàn)雙機熱備。該系統(tǒng)是一套集數(shù)據(jù)存儲、傳輸、管理及應用于一體的綜合信息系統(tǒng)，采用先進的瀏覽器/服務器訪問方式，包括客戶訪問層、應用服務層及數(shù)據(jù)存儲層。

物聯(lián)網(wǎng)；射頻識別；工業(yè)以太網(wǎng)；TD-LTE網(wǎng)絡；實時數(shù)據(jù)庫

油田生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是《中國石油“十二五”信息技術總體規(guī)劃》中確定的重要項目之一，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設作為集團公司2012年三大標志性工程之一，為公司生產(chǎn)經(jīng)營平穩(wěn)較快增長和發(fā)展方式的轉變提供有力支撐。系統(tǒng)通過對油田各類生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的自動采集、實時傳輸及處理分析，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動控制，降低用工需求和勞動強度，提高日常工作效率，進而優(yōu)化勞動組織用工，服務油田生產(chǎn)的精細化管理。

塔里木油田油田生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)以及生產(chǎn)管理系統(tǒng)三部分。

1 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)

根據(jù)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的需求，結合塔里木油田未來十年的產(chǎn)能目標和對塔里木油田現(xiàn)有的管網(wǎng)、站場布局、工藝流程和控制方案進行了分析。為達到“油田產(chǎn)能增加，但是用工人數(shù)控制在1萬人以內(nèi)”的目標，優(yōu)化各生產(chǎn)單元的自動化水平。

1.1 單井數(shù)據(jù)采集

單井數(shù)據(jù)采集將通過增加壓變、溫變及載荷傳感器等儀表設備，對井場的主要工藝參數(shù)（油壓、套壓、沖程、沖次、電機綜合電參等）進行采集，采集的數(shù)據(jù)通過有線和無線傳輸方式傳送至井場RTU，通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)上傳到區(qū)域生產(chǎn)管理中心。

1.2 計量間數(shù)據(jù)采集

在計量間內(nèi)設置液位變送器、可燃氣體探測器、溫度變送器、壓力變送器、計量分離器、在線含水分析儀、多通道電動切換閥等儀表設備，實現(xiàn)計量間主要工藝參數(shù)（溫度、壓力、放空分液罐液位、可燃氣體泄漏檢測等）的采集和控制。由RTU完成計量間相應的過程控制、安全聯(lián)鎖等功能。

1.3 站場數(shù)據(jù)采集

對聯(lián)合站、天然氣處理廠及轉油站等各種站場的重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)參數(shù)（溫度、壓力、液位、可燃氣體泄漏檢測、流量、火焰監(jiān)視及熄火保護、電流、電壓、切斷閥、設備的運行狀態(tài)和遠程啟停等）進行采集，現(xiàn)場安裝的遠傳檢測、控制儀表信號，通過電纜上傳至PLC系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)，供操作員日常監(jiān)控與管理。站場通過實施數(shù)字化建設，實現(xiàn)生產(chǎn)信息的自動采集，生產(chǎn)設備的自動控制，以及生產(chǎn)工藝的實時集中監(jiān)控。

1.4 物聯(lián)設備狀態(tài)采集

針對單井、小型站場設備采用RFID或二維碼進行標識，標識信息（名稱、坐標、類型、生產(chǎn)廠家、量程、精度、日期等）通過閱讀器采集；同時，對大型站場內(nèi)的物聯(lián)設備的生產(chǎn)環(huán)境及運行狀態(tài)等信息采集。

2 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

建設塔里木油田7個作業(yè)區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，構建由作業(yè)區(qū)生產(chǎn)管理中心→大中型工藝站場→井場的光纖通信網(wǎng)路，將單井和站場生產(chǎn)數(shù)據(jù)高效、安全、穩(wěn)定地傳輸?shù)缴a(chǎn)指揮中心。

2.1 井場數(shù)據(jù)傳輸

井場數(shù)據(jù)傳輸采用無線通信技術方式，7個作業(yè)區(qū)的井場采用無線TD-LTE網(wǎng)絡通信傳輸系統(tǒng)，網(wǎng)絡由核心設備、基站及移動終端組成。在作業(yè)區(qū)設置核心設備，根據(jù)井場布局設置基站，井場設置移動終端。數(shù)據(jù)通過傳輸系統(tǒng)上傳到所屬聯(lián)合站站控中心，最后上傳至各作業(yè)區(qū)生產(chǎn)管理中心。

2.2 站場數(shù)據(jù)傳輸

各作業(yè)區(qū)采用基于IP技術的工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)作為油田大中型工藝站場的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，在生產(chǎn)管理中心新建子網(wǎng)級網(wǎng)元網(wǎng)絡管理系統(tǒng)，管理各作業(yè)區(qū)內(nèi)的工業(yè)以太網(wǎng)交換機。在各大中型工藝站場新建2層工業(yè)以太網(wǎng)交換機，生產(chǎn)管理中心設3層匯聚型工業(yè)以太網(wǎng)交換機，與站場2層交換機之間采用1 000 M鏈路連接，構成以作業(yè)區(qū)生產(chǎn)管理中心為核心的獨立的星型數(shù)據(jù)網(wǎng)。通信協(xié)議均采用TCP/IP協(xié)議，接口采用RJ45接口。各工藝站場的數(shù)據(jù)首先傳到所屬站場站控中心，然后再上傳至作業(yè)區(qū)生產(chǎn)管理中心，最終上傳到塔指基地管控中心，同時接受兩個調(diào)控中心的控制指令和回傳數(shù)據(jù)。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸通道

有線數(shù)據(jù)傳輸通道采用光纖通道，在充分利用塔里木油田已建光纜的剩余纖芯的基礎上，新建干線光纜采用24芯直埋光纜，本期用8芯，其余做預留。

3 生產(chǎn)管理系統(tǒng)

本次生產(chǎn)管理系統(tǒng)建設不考慮油公司指揮中心和生產(chǎn)管理中心部分，只負責完成作業(yè)區(qū)數(shù)據(jù)處理服務器的部署和相關軟件。在作業(yè)區(qū)配置小型實時數(shù)據(jù)庫服務器2臺，實現(xiàn)雙機熱備。視頻服務器1臺，就近接入井場采集的實時數(shù)據(jù)庫。作業(yè)區(qū)生產(chǎn)指揮中心將通過BS或CS方式調(diào)用數(shù)據(jù)處理服務器的數(shù)據(jù)，用于調(diào)度指揮生產(chǎn)。油氣生產(chǎn)管理系統(tǒng)是一套集數(shù)據(jù)存儲、傳輸、管理及應用于一體的綜合信息系統(tǒng)，采用先進的瀏覽器/服務器訪問方式，系統(tǒng)包括客戶訪問層、應用服務層、數(shù)據(jù)存儲層三部分。

3.1 數(shù)據(jù)存儲層

系統(tǒng)對采集的源數(shù)據(jù)按一定的規(guī)則處理后存儲。主要存儲設備基本參數(shù)、設備狀態(tài)、生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)及監(jiān)測分析數(shù)據(jù)等。

3.2 應用服務層

應用服務層包括油氣生產(chǎn)監(jiān)控管理組件、數(shù)據(jù)訪問邏輯組件及服務接口等。油田生產(chǎn)監(jiān)控管理組件主要包括流程管理、處理規(guī)則及流程控制等有關流程控制和管理信息；數(shù)據(jù)訪問邏輯組件主要提供統(tǒng)一認證、統(tǒng)一授權、質(zhì)量控制等安全控制服務信息；服務接口是建立起以信息交換、資源共享為目標的數(shù)據(jù)服務，為應用提供專業(yè)數(shù)據(jù)信息。

3.3 客戶訪問層

根據(jù)不同用戶群采取不同可視化展示，主要采用圖形化、報表及曲線等多種方式來滿足各級用戶應用需要。

4 結語

油田生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是提高油田生產(chǎn)管理水平，控制投資和運行成本，以及加強安全環(huán)保的有效途徑。油田生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的建設實施可實現(xiàn)優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)量，減少人員配置水平，優(yōu)化運行參數(shù)，節(jié)能降耗，降低環(huán)境污染的風險，以及改善人員辦公環(huán)境等。項目的建設將為促進油田發(fā)展方式的轉變，為實現(xiàn)塔里木油田確定的“十二五”工作目標奠定基礎。

（0459）5902282、23279334@qq.com

（欄目主持焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.5.025

李昕：工程師，2000年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學電子與通信專業(yè)，現(xiàn)工作于大慶油田設計院儀表電信室。