關(guān)于油田智能化生產(chǎn)運(yùn)行管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉潔聆+遲磊

摘 要 基于“兩化融合”的新工業(yè)化道路管理思想，對(duì)油田業(yè)務(wù)需求和系統(tǒng)功能進(jìn)行分析，集數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)分析和指揮調(diào)度于一體，采用業(yè)務(wù)集成與應(yīng)用技術(shù)、數(shù)據(jù)集成與共享技術(shù)、信息處理與展示技術(shù)，整合各信息系統(tǒng)功能，設(shè)計(jì)油田智能化生產(chǎn)運(yùn)行管理系統(tǒng)，滿足油田各層次人員的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理需要。

關(guān)鍵詞 兩化融合；智能化；物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）04-0016-01

現(xiàn)代化油田企業(yè)的兩個(gè)主要發(fā)展要素是信息化和工業(yè)化。通過(guò)信息化與工業(yè)技術(shù)的融合，可提高工業(yè)水平，產(chǎn)生更適合油田生產(chǎn)的流程和模式，優(yōu)化企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理等各環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)管理創(chuàng)新。

“油田智能化生產(chǎn)運(yùn)行管理系統(tǒng)”（簡(jiǎn)稱智能化系統(tǒng)）基于“兩化融合”目標(biāo)而建設(shè)，系統(tǒng)對(duì)井、站、庫(kù)、管網(wǎng)等關(guān)鍵油氣生產(chǎn)設(shè)施實(shí)施數(shù)字化改造，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字化；通過(guò)一體化管理平臺(tái)的持續(xù)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有成果的有效集成和數(shù)據(jù)共享；通過(guò)地上、地下油氣藏生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，開展生產(chǎn)動(dòng)態(tài)、生產(chǎn)設(shè)施工況等綜合分析，不斷積累各階段的知識(shí)成果，為進(jìn)一步科學(xué)指導(dǎo)生產(chǎn)提供輔助決策。

本文通過(guò)分析油田生產(chǎn)的業(yè)務(wù)和建設(shè)要求，結(jié)合系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)共享等技術(shù)，闡述智能化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，探索“兩化融合模式”下的信息化建設(shè)方案。

1 系統(tǒng)功能分析

智能化系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控子系統(tǒng)，油田生產(chǎn)分析子系統(tǒng)，油藏分析子系統(tǒng)與生產(chǎn)指揮與安全預(yù)警子系統(tǒng)等四個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。系統(tǒng)對(duì)原始采集數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、回溯、分析，將加工數(shù)據(jù)以報(bào)表、優(yōu)化方案、告警等方式展現(xiàn)于用戶，為使用者提供參考依據(jù)，滿足礦、采油廠、油田公司等各層次人員對(duì)管理的需求。

1）數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控子系統(tǒng)：實(shí)時(shí)采集并監(jiān)控油田各生產(chǎn)單元，及時(shí)反饋設(shè)備的異常信息。包含自動(dòng)采集，生產(chǎn)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與自動(dòng)預(yù)警三個(gè)模塊。

2）油田生產(chǎn)分析子系統(tǒng)：結(jié)合示功圖、動(dòng)靜態(tài)液面、臺(tái)賬等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)各生產(chǎn)單元的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)和歷史情況，給予優(yōu)化意見。包含基礎(chǔ)資料，生產(chǎn)分析，方案運(yùn)行三個(gè)模塊。

3）油藏分析子系統(tǒng)：覆蓋地質(zhì)研究、動(dòng)態(tài)分析、開發(fā)規(guī)劃、油田管理、三次采油等業(yè)務(wù)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)范管理、信息共享應(yīng)用、業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)流轉(zhuǎn)。包含基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、地質(zhì)圖幅管理和動(dòng)態(tài)分析等三個(gè)模塊。

4）生產(chǎn)指揮與安全預(yù)警子系統(tǒng)：通過(guò)分析采集與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，對(duì)生產(chǎn)安全和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警；提供多種決策方案和調(diào)度模式供管理人員統(tǒng)一指揮。包含任務(wù)管理、生產(chǎn)調(diào)度、遠(yuǎn)程控制與安全管理四個(gè)模塊。

四個(gè)子系統(tǒng)通過(guò)統(tǒng)一平臺(tái)實(shí)現(xiàn)“統(tǒng)一認(rèn)證，統(tǒng)一框架”，通過(guò)服務(wù)調(diào)用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)一致、透明的訪問(wèn)，滿足管理人員生產(chǎn)監(jiān)控、過(guò)程控制、運(yùn)行分析和指揮調(diào)度等精細(xì)化管理要求。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)包含三個(gè)平臺(tái)：①數(shù)據(jù)采集平臺(tái)：包含油水井、計(jì)量間、站場(chǎng)等生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，視頻數(shù)據(jù)等媒體文件的實(shí)時(shí)傳遞；②數(shù)據(jù)共享平臺(tái)：基于數(shù)據(jù)庫(kù)中間件技術(shù)，共享采油工程、地面工程等異構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)；③業(yè)務(wù)發(fā)布平臺(tái)：采用WCF等面向服務(wù)技術(shù)，發(fā)布油田不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域服務(wù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的組件式構(gòu)建。

系統(tǒng)集成RTU、PLC等前端采集設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)中間件，采用接口調(diào)用等方式，結(jié)合油藏工程、地質(zhì)、采油工程等現(xiàn)有系統(tǒng)數(shù)據(jù)，完成業(yè)務(wù)系統(tǒng)的搭建，通過(guò)調(diào)用不同業(yè)務(wù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)油田動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)分析與預(yù)測(cè)、方案運(yùn)行監(jiān)控、統(tǒng)一指揮調(diào)度等多個(gè)子系統(tǒng)功能。

2.2 功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)按功能結(jié)構(gòu)橫向劃分為四個(gè)子系統(tǒng)。其中，油田生產(chǎn)分析系統(tǒng)和油藏分析子系統(tǒng)以分析為主，從單井和區(qū)塊兩個(gè)層面綜合分析油田生產(chǎn)狀況，預(yù)測(cè)運(yùn)行趨勢(shì)；數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控子系統(tǒng)側(cè)重于數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與篩選，而生產(chǎn)指揮與安全預(yù)警子系統(tǒng)則更偏向于調(diào)度和控制管理。

系統(tǒng)縱向劃分為三個(gè)層次：第一層為原始采集層，為原始數(shù)據(jù)的直觀展現(xiàn)，既包含油水井、間站的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，也包含從外部系統(tǒng)共享得到的采油工程、地面工程等數(shù)據(jù)；第二層為生產(chǎn)運(yùn)行層，通過(guò)綜合分析與處理原始數(shù)據(jù)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)油水井工分析、設(shè)備運(yùn)行狀況預(yù)測(cè)、指標(biāo)運(yùn)行追蹤等，也將生產(chǎn)職能融入于系統(tǒng)中，完成趨勢(shì)預(yù)測(cè)、任務(wù)追蹤、調(diào)度管理等，為大部分使用者調(diào)用；第三層為高級(jí)決策層，系統(tǒng)通過(guò)智能分析結(jié)果，結(jié)合靜態(tài)數(shù)據(jù)，生成生產(chǎn)決策信息供油田上層人員參考和方案制定。

2.3 數(shù)據(jù)流向

系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)流向?yàn)椋簲?shù)據(jù)采集與監(jiān)控子系統(tǒng)的告警數(shù)據(jù)源于對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、計(jì)算數(shù)據(jù)和日數(shù)據(jù)的處理；油田生產(chǎn)分析系統(tǒng)的靜態(tài)數(shù)據(jù)和指標(biāo)數(shù)據(jù)為綜合分析數(shù)據(jù)提供基礎(chǔ)，分析數(shù)據(jù)除在相關(guān)功能界面展示外，也有部分應(yīng)用于方案管理中；油藏分析子系統(tǒng)的圖幅數(shù)據(jù)單獨(dú)應(yīng)用于圖幅界面，動(dòng)態(tài)分析數(shù)據(jù)需要油藏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)建，所分析的數(shù)據(jù)應(yīng)用于預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)中；指揮與安全預(yù)警子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)各行其職，實(shí)現(xiàn)其相應(yīng)的功能。

系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)流向?yàn)椋簲?shù)據(jù)采集與監(jiān)控子系統(tǒng)為生產(chǎn)分析和油藏分析子系統(tǒng)提供動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)來(lái)源；兩個(gè)分析子系統(tǒng)為指揮與預(yù)警系統(tǒng)提供決策數(shù)據(jù)支持；四個(gè)子系統(tǒng)整合于智能化平臺(tái)上，統(tǒng)一調(diào)用總體平臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過(guò)用戶數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)認(rèn)證管理。

3 關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)

1）面向服務(wù)的業(yè)務(wù)集成與發(fā)布技術(shù)。系統(tǒng)采用WCF完成服務(wù)平臺(tái)搭建。在完成業(yè)務(wù)邏輯的開發(fā)后，將服務(wù)地址、名稱、操作口令等服務(wù)信息保存于服務(wù)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中，已實(shí)現(xiàn)服務(wù)的持久化。服務(wù)使用人員通過(guò)服務(wù)調(diào)用接口，獲取服務(wù)詳細(xì)信息，根據(jù)名稱和操作口令訂閱此服務(wù)，實(shí)現(xiàn)所需業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的查詢和操作。面向服務(wù)開發(fā)將系統(tǒng)的耦合度提升到接口層面，服務(wù)地址更改，業(yè)務(wù)邏輯擴(kuò)展都不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成影響，當(dāng)新增加業(yè)務(wù)邏輯時(shí)，只需要在服務(wù)端填寫新的接口，即在保證不更改服務(wù)器狀態(tài)的情況下，實(shí)現(xiàn)新功能的無(wú)縫配置，避免傳統(tǒng)系統(tǒng)需要重新部署的弊端，另外，在服務(wù)的開發(fā)、部署和維護(hù)過(guò)程中，所有的服務(wù)都可以統(tǒng)一管理，杜絕了資源的浪費(fèi)和濫用。

2）基于中間件的數(shù)據(jù)集成與共享技術(shù)。智能化系統(tǒng)是一個(gè)整合的應(yīng)用平臺(tái)，其包含成型系統(tǒng)的接入、未成形系統(tǒng)的升級(jí)和新系統(tǒng)的開發(fā)，統(tǒng)一各數(shù)據(jù)源，達(dá)到信息共享是系統(tǒng)的核心工作。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)中間件，系統(tǒng)創(chuàng)建了與不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)調(diào)用接口，封裝繁瑣操作和方法，在原有系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，完成與地面工程、油藏工程等異構(gòu)系統(tǒng)的有效整合，在系統(tǒng)間搭建采集數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，決策數(shù)據(jù)，方案數(shù)據(jù)的傳輸轉(zhuǎn)發(fā)通道，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)井/間/站生產(chǎn)數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)及外系統(tǒng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一、透明訪問(wèn)。

3）基于WebGIS的信息處理與展示技術(shù)。系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的最直觀展現(xiàn)方式是GIS。系統(tǒng)以WebGIS為技術(shù)依托，搭建基于油田全景的多層可視化綜合信息展示平臺(tái)，集成各類狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息，將實(shí)時(shí)設(shè)備狀態(tài)參數(shù)、性能分析、區(qū)塊運(yùn)行等數(shù)據(jù)通過(guò)各種設(shè)備載體展現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)圖形化的、形象化的油田生產(chǎn)監(jiān)控。

4 應(yīng)用與結(jié)語(yǔ)

智能化系統(tǒng)經(jīng)過(guò)在某采油廠試運(yùn)行，取得了很好的效果。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)管理模式與信息技術(shù)的接軌，減少生產(chǎn)成本，優(yōu)化勞動(dòng)用工，科學(xué)指導(dǎo)生產(chǎn)。系統(tǒng)的應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)量化融合建設(shè)作出了貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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