長慶油田的數(shù)字化應(yīng)用及發(fā)展趨勢

莊號+于小龍+馬向

摘要：長慶油田目前的數(shù)字化覆蓋率達到了90%以上，通過建設(shè)數(shù)字化系統(tǒng)逐步實現(xiàn)了“同一平臺、信息共享、多級監(jiān)視、分散控制”的目標(biāo)，大大提高了油田的生產(chǎn)和管理水平，為油田創(chuàng)造了巨大的效益。文章結(jié)合長慶油田的實際情況，就其數(shù)字化應(yīng)用及發(fā)展趨勢進行了論述。

關(guān)鍵詞：長慶油田；數(shù)字化應(yīng)用；MIS系統(tǒng)；SCADA系統(tǒng)；自動化控制

中圖分類號：F426文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）21-0024-02

在石油工業(yè)領(lǐng)域，數(shù)字化油田的建設(shè)取得了可喜的成績，現(xiàn)已進入了數(shù)宇化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化、自動化閉環(huán)新階段。數(shù)字化油田系統(tǒng)可以實時觀察并掌握油田的各種信息以及參數(shù)，并通過這些信息和參數(shù)做出相應(yīng)的調(diào)整，以使油田開發(fā)達到比較理想的狀態(tài)。

長慶油田的礦產(chǎn)資源登記面積大，管理的油、氣、水井多，并且較為分散，企業(yè)的管理難度很大，管理成本也很高，為了改善企業(yè)的管理，進一步降低企業(yè)的管理成本，增強石油企業(yè)的競爭力，長慶油田實施了數(shù)字化建設(shè)工程，建立了全油田統(tǒng)一的生產(chǎn)管理、綜合研究的數(shù)字化管理系統(tǒng)，逐步實現(xiàn)了“同一平臺、信息共享、多級監(jiān)視、分散控制”的目標(biāo)，使油田的產(chǎn)量不斷的提高，降低了生產(chǎn)成本，節(jié)約了人力資源，降低了油田員工的勞動強度，改善了員工的工作環(huán)境，提高了工作效率。經(jīng)過多年的發(fā)展與改進，數(shù)學(xué)化油田的各項潛能正在不斷地發(fā)揮和實現(xiàn)，為石油企業(yè)的發(fā)展帶來了強大的動力。

1數(shù)字化油田的定義

數(shù)字化油田是針對油田勘探開發(fā)信息化管理專門開發(fā)，以滿足日常生產(chǎn)運行、生產(chǎn)管理、生產(chǎn)監(jiān)控、設(shè)備管理、成果展示的需求，是一套集石油勘探開發(fā)生產(chǎn)信息的采集、傳輸、存儲、處理、分析、發(fā)布、管理、控制和應(yīng)用于一體，規(guī)范、統(tǒng)一、安全、高效的全新現(xiàn)代化生產(chǎn)經(jīng)營綜合數(shù)據(jù)一體化管理應(yīng)用平臺。

數(shù)字化油田有廣義與狹義之分，狹義的數(shù)字油田是指以數(shù)字地球為技術(shù)指導(dǎo)，以油田實體為對象，以地理空間坐標(biāo)為依據(jù)，收集海量的數(shù)據(jù)，并進行多種數(shù)據(jù)融合，運用多媒體和虛擬技術(shù)進行多維表達的技術(shù)系統(tǒng)，這個系統(tǒng)具有空間化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化的特征。廣義的數(shù)字油田不僅是技術(shù)目標(biāo)，更是管理目標(biāo)，是油田企業(yè)總體發(fā)展戰(zhàn)略重要組成部分，是全面信息化的油田。

2長慶油田數(shù)字化系統(tǒng)的組成

油田數(shù)字化系統(tǒng)是一個涉及到硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜系統(tǒng)平臺。硬件系統(tǒng)完成前端數(shù)據(jù)采集、遙控、遙測功能。軟件系統(tǒng)用于后臺進行數(shù)據(jù)顯示、匯總分析等功能。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)用于將前端硬件系統(tǒng)和后臺的軟件系統(tǒng)進行聯(lián)絡(luò)起來，達到數(shù)據(jù)上傳下達的

目的。

長慶油田的數(shù)字化系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)主要由現(xiàn)場儀表級、前端采集器與RTU/PLC層級組成?，F(xiàn)場儀表級主要是指安裝于現(xiàn)場的各種傳感器，用于采集抽油機井負荷、角位移信號、井場油管壓力、注水井流量及壓力數(shù)據(jù)和站點常規(guī)壓力、液位、溫度等數(shù)據(jù)。前端采集器主要是指為了完成某些特定功能而在儀表附近安裝的設(shè)備，它具備與上層RTU通信的能力，主要有井口采集控制器和注水井協(xié)議轉(zhuǎn)換器兩種。RTU/PLC層級是指具備可編程能力，同時具備數(shù)據(jù)傳輸接口的智能設(shè)備，一方面為上位機提供前端采集器采集到的各種數(shù)據(jù)，另一方面接收上位機發(fā)送的各種指令并發(fā)送到各個前端采集器內(nèi)，以完成數(shù)字化所要求的各項功能。

長慶油田數(shù)字化系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)可分為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）和信息管理系統(tǒng)（MIS）。SCADA系統(tǒng)直接與現(xiàn)場采集信號相聯(lián)系，負責(zé)采集現(xiàn)場儀表信號、在各個值班點平臺通過人機界面進行顯示，并且提供標(biāo)準的OPC、Net server接口，為MIS系統(tǒng)提供接口。SCADA從層次上分為三個層次：驅(qū)動層、數(shù)據(jù)庫層、界面顯示層。MIS系統(tǒng)是信息管理系統(tǒng)的簡稱，由于SCADA采集上來的數(shù)據(jù)其內(nèi)容比較是比較粗放的，需要對SCADA采集到的數(shù)據(jù)進行歸納、統(tǒng)計、分析等一系列操作，最終以一種用戶最為方便的瀏覽方式－WEB瀏覽方式呈現(xiàn)給各個層級的管理者。MIS系統(tǒng)就承擔(dān)了這樣的功能，主要由功圖法量油計產(chǎn)模塊、中心數(shù)據(jù)服務(wù)器模塊和WEB發(fā)布模塊組成。

3長慶油田數(shù)字化系統(tǒng)的應(yīng)用

長慶油田現(xiàn)已完成90%的油、氣、水井的數(shù)字化配套工作，實現(xiàn)了對主要參數(shù)的實時采集，對重要場所進行視頻監(jiān)控，遠程控制關(guān)鍵設(shè)備，安全生產(chǎn)智能預(yù)警，緊急狀況連鎖制動的目標(biāo)。

3.1生產(chǎn)運行中的實時監(jiān)控

將油田數(shù)字化系統(tǒng)收集到各種實時數(shù)據(jù)進行分析，然后通過站控系統(tǒng)、調(diào)控中心、生產(chǎn)指揮中心對這些主要的生產(chǎn)參數(shù)進行實時監(jiān)控與調(diào)整。功圖計量系統(tǒng)每隔十分鐘采集油井地面示功圖并進行分析判斷，計算抽油泵的有效沖程和產(chǎn)量，還可根據(jù)工況嚴重程度進行分級預(yù)警，較傳統(tǒng)的示功圖采集法減少大量車輛、人員和地面設(shè)備的配置，最主要的是實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。通過采集站點外輸壓力、溫度及流量的曲線變化，通過站控系統(tǒng)進行監(jiān)控與分析，實現(xiàn)了對長輸管線狀態(tài)的實時監(jiān)控，及時對管線泄漏預(yù)警并預(yù)測泄漏點位置，較傳統(tǒng)的步行巡線，提高了效率，減少了原油泄漏

損失。

3.2視頻監(jiān)控

利用攝像機等監(jiān)控設(shè)備對重要場所圖像進行實時監(jiān)控，集成圖像觸發(fā)技術(shù)、車輛抓拍、車牌識別、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、GPS車輛安全管理技術(shù)等，對進入油區(qū)的車輛自動識別，可實現(xiàn)闖入報警、智能跟蹤、實時圖像抓拍，有力地打擊了非法盜油。

3.3自動化控制技術(shù)

自動化控制技術(shù)主要體現(xiàn)在數(shù)字化抽油機、智能配注、水源井智能控制與撬裝化站點上，這些技術(shù)與設(shè)備的應(yīng)用，實現(xiàn)了多種設(shè)備的操作自動化，并可對設(shè)備進行遠程的啟動與停止，基本實現(xiàn)了無人值守，降低了建設(shè)和運行成本。

3.4智能預(yù)警技術(shù)

長慶油田數(shù)字化系統(tǒng)實現(xiàn)了油井工況預(yù)警、工藝參數(shù)超限報警、可燃氣體濃度超限預(yù)警、設(shè)備狀態(tài)預(yù)警及連鎖制動的功能，有效避免關(guān)鍵設(shè)備運行異常可能出現(xiàn)的安全環(huán)保事故，提高了生產(chǎn)的安全性。

4長慶油田數(shù)字化的發(fā)展方向

長慶油田的數(shù)字化系統(tǒng)經(jīng)過不斷的改進，取得了較好的成效，但仍存在一些問題，使數(shù)字化系統(tǒng)的優(yōu)勢不能得到充分的發(fā)揮，比如整體規(guī)劃問題、數(shù)據(jù)標(biāo)準問題、數(shù)據(jù)孤島問題及數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理制度的問題等，所以在今后的發(fā)展中，要注意以下三個方面：

首先，數(shù)字化系統(tǒng)的建設(shè)不僅僅是硬件與軟件系統(tǒng)建設(shè)，更主要的是生產(chǎn)運作模式的變革和經(jīng)營管理理念的更新，所以石油企業(yè)要借鑒先進的管理思想和管理技術(shù)，創(chuàng)新企業(yè)的管理體制，從而推動油田數(shù)字化系統(tǒng)的進一步發(fā)展與應(yīng)用。

其次，要進一步完善油田數(shù)字化系統(tǒng)，以降低系統(tǒng)對應(yīng)用環(huán)境的要求，減少故障數(shù)量。對系統(tǒng)中不適應(yīng)實際情況或有缺陷的部分進行改進，以增強系統(tǒng)的實用性和安全性。

最后，建立統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準、工作標(biāo)準和管理標(biāo)準，并嚴格執(zhí)行，促進數(shù)字化技術(shù)與生產(chǎn)的進一步融合。隨著油氣資源的勘探開發(fā)難度不斷加大，石油行業(yè)的新技術(shù)對信息技術(shù)的依賴越來越強，所以石油企業(yè)必須積極促進信息技術(shù)與勘探開發(fā)業(yè)務(wù)的融合，才能發(fā)揮出油田數(shù)字化系統(tǒng)的真正作用。

總之，油田數(shù)字化系統(tǒng)的應(yīng)用是油田發(fā)展的必然需求，它解決了目前阻礙油田發(fā)展的一些問題，大大提高了油田的生產(chǎn)和管理水平，為油田創(chuàng)造了巨大的效益，但我們也要清醒地認識到油田數(shù)字化建設(shè)中存在的問題，找準油田數(shù)字化的發(fā)展方向，使油田數(shù)字化系統(tǒng)更適應(yīng)我國油田發(fā)展的實際情況，進一步推動油田數(shù)字化建設(shè)。

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