油井遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郟伯瀚

（中國(guó)石油西北銷售長(zhǎng)沙分公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

1 油井遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

（1）實(shí)用性。油井遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要具有實(shí)用性，能夠涵蓋油井全部生產(chǎn)范圍，對(duì)油井設(shè)備的生產(chǎn)使用情況做出實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。所傳輸?shù)玫降谋O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果可以與油井使用現(xiàn)狀保持一致。隨著信息自動(dòng)化技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步，油井生產(chǎn)所使用的設(shè)備也在不斷更新，對(duì)此在遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控中需要與油井設(shè)備同樣做出創(chuàng)新優(yōu)化，確保監(jiān)控系統(tǒng)在油田生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行時(shí)，能夠發(fā)揮切實(shí)有效的監(jiān)管作用，可以為技術(shù)人員開展油田設(shè)備維護(hù)提供有力的參照數(shù)據(jù)。避免出現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)過于智能或者過于落后，而導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)使用操作缺乏便捷性的問題，先進(jìn)程度與當(dāng)前油田生產(chǎn)設(shè)備相匹配，同時(shí)也要具有更新優(yōu)化的空間。在硬件先進(jìn)程度上要考慮未來幾年內(nèi)油田設(shè)備的發(fā)展方向，從而降低自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)更新維護(hù)的成本投入。

（2）安全性。其次是油井自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的安全性原則，油田生產(chǎn)設(shè)備使用環(huán)境大部分為戶外，監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝中也需要在戶外進(jìn)行，長(zhǎng)時(shí)間處于暴曬或者雨水侵蝕狀態(tài)中，自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備要具有一定的安全防護(hù)能力?？梢宰畲蟪潭却_保自身設(shè)備運(yùn)行使用安全性。由于自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建中投入大量資源與資金，如果頻繁損壞將會(huì)影響到油井遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控任務(wù)實(shí)現(xiàn)，更會(huì)造成投入資金的增長(zhǎng)，安全性原則是各項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)開展中首先需要考慮的。安全性不僅體現(xiàn)在硬件組織中更包括自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的軟件程序運(yùn)行，遠(yuǎn)程監(jiān)控需要借助網(wǎng)絡(luò)來傳輸信息，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中又潛藏著大量風(fēng)險(xiǎn)，需要在系統(tǒng)構(gòu)建設(shè)計(jì)時(shí)完善防火墻，即使在網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境中，也能確保遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)信息傳輸可以安全順利的進(jìn)行。高效安全使用狀態(tài)中，構(gòu)建自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，還要考慮在成本上是否符合系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)，避免系統(tǒng)功能過于強(qiáng)大而造成部分資源閑置。

（3）易維護(hù)。自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)由硬件設(shè)備與軟件程序兩部分組成，這兩方面都應(yīng)該體現(xiàn)出一維護(hù)的原則。油田生產(chǎn)設(shè)備，對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控需求較大長(zhǎng)時(shí)間使用中難以避免遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障以及隱患，本著易維護(hù)的原則對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即使使用中出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)異常也能通過這種方法來快速恢復(fù)?；謴?fù)遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的正常功能，通過構(gòu)建初始化數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)，一旦軟件程序在使用中產(chǎn)生故障，通過初始化恢復(fù)可以確保程序系統(tǒng)達(dá)到正常標(biāo)準(zhǔn)。自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建中要將學(xué)習(xí)能力引入其中，系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下可以自動(dòng)下載補(bǔ)丁，對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的病毒隱患進(jìn)行隔離。自動(dòng)學(xué)習(xí)功能還能夠準(zhǔn)確地捕捉油井現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使用數(shù)據(jù)信息，在對(duì)信息數(shù)據(jù)對(duì)接傳輸時(shí)也能自動(dòng)選擇高效信道，避免數(shù)據(jù)信息在傳輸速度上因此受到影響。

2 油井遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

（1）數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以借助遙感技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。由于油井生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)占地面積較大，與監(jiān)控機(jī)房距離較遠(yuǎn)，應(yīng)用電纜技術(shù)來傳輸數(shù)據(jù)信息，時(shí)間延誤以及改用誤差上均不能達(dá)到安全水標(biāo)準(zhǔn)。在油井現(xiàn)場(chǎng)建立完善的遙感監(jiān)控系統(tǒng)，隨著數(shù)據(jù)產(chǎn)生，現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)器將所感應(yīng)得到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)嚼走_(dá)中轉(zhuǎn)中心，并由中轉(zhuǎn)中心快速完成數(shù)據(jù)的對(duì)接輸入以及輸出。按照數(shù)據(jù)采集的標(biāo)準(zhǔn)將其傳輸?shù)阶詣?dòng)化監(jiān)控總控制中心，技術(shù)人員在控制中心中可以通過程序指令輸出隨，任意的啟動(dòng)并切換任意的數(shù)據(jù)接收端口，刪除或者添加所監(jiān)控的油田設(shè)備終端，從而更精準(zhǔn)的捕捉終端各項(xiàng)使用參數(shù)。構(gòu)建數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件框架中，引入報(bào)警功能，一旦所得到的終端參數(shù)數(shù)值與額定標(biāo)準(zhǔn)不匹配將會(huì)發(fā)出警報(bào)。

（2）數(shù)據(jù)處理。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采集得到的數(shù)據(jù)，控制中心并不能直接運(yùn)算，需要將其處理成為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中能夠識(shí)別的形式。數(shù)據(jù)處理是針對(duì)模擬量所開展的，根據(jù)能監(jiān)控系統(tǒng)分析運(yùn)算能力對(duì)模擬量做出劃分，記錄油井設(shè)備運(yùn)行中所發(fā)生的突發(fā)情況。為確保數(shù)據(jù)處理資源能夠切實(shí)有效的運(yùn)用，通常在系統(tǒng)構(gòu)建中會(huì)設(shè)置出信息導(dǎo)通運(yùn)算時(shí)間，周期分別為10分鐘、30分鐘以及60分鐘，根據(jù)所設(shè)定的管理周期，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員會(huì)時(shí)時(shí)操控記錄數(shù)據(jù)分析處理后得到的最終結(jié)果。數(shù)據(jù)處理模塊構(gòu)建中要考慮網(wǎng)絡(luò)故障對(duì)其造成的影響，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中存在很多不確定風(fēng)險(xiǎn)因素，一旦發(fā)生故障信息傳輸將因此中斷?？蚣軜?gòu)建中去除冗余硬件組織，從而提升數(shù)據(jù)處理中硬件與軟件的配合速度，更高效地完成數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)對(duì)接，滿足通訊任務(wù)對(duì)信息傳導(dǎo)的需求。

（3）人機(jī)界面。人機(jī)交互中技術(shù)人員所面對(duì)的操作界面符合日常維護(hù)習(xí)慣。該界面具有循環(huán)功能，可以循環(huán)顯示出遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備對(duì)油井現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)探測(cè)結(jié)果，循環(huán)時(shí)間以及顯示時(shí)間設(shè)定在30s之內(nèi)。人機(jī)互換同樣需要借助遙感測(cè)繪地圖來完成，明確油井現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)電氣設(shè)備的分布情況，與智能化自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，了解設(shè)備導(dǎo)通狀況，一旦發(fā)生故障也將會(huì)自動(dòng)做出斷電指示避免設(shè)備繼續(xù)使用造成損壞。人機(jī)交互界面中對(duì)于歷史數(shù)據(jù)的記錄，可幫助技術(shù)人員隨時(shí)查看一段時(shí)間內(nèi)油井設(shè)備使用安全性，通過歷史數(shù)據(jù)之間的對(duì)比也能判斷出當(dāng)前油井設(shè)備所出運(yùn)行狀態(tài)是否正常。人機(jī)交互框架設(shè)計(jì)，需要建立油井現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化監(jiān)控中不同功能區(qū)域劃分層次，以功能為基礎(chǔ)構(gòu)建出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)。這樣在油井設(shè)備使用中數(shù)據(jù)庫(kù)也能發(fā)揮監(jiān)管作用，遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)所得到的數(shù)據(jù)可以與額定參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比，從而判斷自動(dòng)化監(jiān)控程序使用狀況以及所監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的安全隱患問題。

（4）系統(tǒng)維護(hù)。 系統(tǒng)維護(hù)則是針對(duì)油井遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)所得結(jié)果開展的維修任務(wù)，日常使用中油井設(shè)備部分機(jī)械組件可能會(huì)出現(xiàn)損耗，一旦損耗超出所規(guī)定，安全范圍將會(huì)威脅到油井安全生產(chǎn)使用。系統(tǒng)維護(hù)需要根據(jù)終端所得到的遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果，判斷現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備發(fā)生的故障類型以及具體所在區(qū)域，遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)與智能控制相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)故障自動(dòng)報(bào)警，確保使用中系統(tǒng)安全性不會(huì)因此受到影響。技術(shù)人員參照的終端數(shù)據(jù)，結(jié)果開展油井硬件設(shè)備維護(hù)也能從維護(hù)技術(shù)優(yōu)化角度，更好地完成技術(shù)控制監(jiān)管。系統(tǒng)使用中所存在的安全隱患，通過遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控程序構(gòu)建，可以以一種控制中心能夠識(shí)別的信息模式傳輸，從而進(jìn)入到更穩(wěn)定的程序框架中。

（5）結(jié)果上報(bào)。對(duì)最終遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)上報(bào)，上報(bào)后的數(shù)據(jù)需要形成油井監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，技術(shù)人員會(huì)定期對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面總結(jié)，判斷油井使用中容易發(fā)生故障的區(qū)域。并進(jìn)行定向強(qiáng)化從而降低故障隱患，結(jié)果上報(bào)在程序設(shè)計(jì)中，是與循環(huán)數(shù)據(jù)庫(kù)模式實(shí)現(xiàn)的，可以通過一項(xiàng)數(shù)據(jù)分析后所得結(jié)果在數(shù)據(jù)庫(kù)中二次提取，從而生成新的數(shù)據(jù)庫(kù)，并根據(jù)不同采集傳輸時(shí)間在數(shù)據(jù)庫(kù)中做出順序分層，避免使用中出現(xiàn)時(shí)間順序錯(cuò)亂，影響到技術(shù)人員最終判斷。上報(bào)結(jié)果要確保安全性，精準(zhǔn)安全的數(shù)據(jù)結(jié)果才能夠自動(dòng)保存，并在遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)揮參照對(duì)比的作用。技術(shù)方法對(duì)比應(yīng)用中，還需要確定最符合設(shè)備生產(chǎn)規(guī)律的類型，確保數(shù)據(jù)資源能夠發(fā)揮最大效果。市面上有很多油井控制器,國(guó)內(nèi)外自主開發(fā)的控制器不下幾十種,多采用單片機(jī)技術(shù)集成,功能大同小異,但用戶選型的時(shí)候一定要考慮到安裝環(huán)境和天氣等因素。國(guó)內(nèi)的控制器在開發(fā)過程中多價(jià)格因素,所選的傳感器大多為配套產(chǎn)品,接收的信號(hào)很多不是標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),這點(diǎn)一定要注意!許多產(chǎn)品編程方式、通訊協(xié)議都不開放,與其他系統(tǒng)的兼容性較差,容易出現(xiàn)廠家不提供備件或支持會(huì)使系統(tǒng)全面癱瘓的風(fēng)險(xiǎn)。在天氣寒冷、風(fēng)沙大的戶外使用建議考慮國(guó)外的產(chǎn)品,但有一點(diǎn)提出注意:國(guó)外的產(chǎn)品由于設(shè)備編程方式完全開放,支持編程及二次開發(fā)以滿足用戶的任何控制要求,但同時(shí)對(duì)系統(tǒng)集成商的技術(shù)能力也有更高的要求。

3 結(jié)語

經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展使石油生產(chǎn)參與到了全球市場(chǎng)的緊張供應(yīng)鏈中,在這種大環(huán)境下,油田生產(chǎn)管理區(qū)采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),加強(qiáng)油井管理、降本增效,提高信息化管理和質(zhì)量管理水平具有非常重要意義。而作為油田信息化建設(shè)的一個(gè)重要組成部分,油井遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控水平的高低將對(duì)油田信息化建設(shè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。

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