非密閉油氣生產(chǎn)全過程全時段管控系統(tǒng)

賈煒鑌，謝秀川

1.中國石油華北油田分公司第三采油廠，河北河間 062450

2.中國石油華北油田分公司技術(shù)監(jiān)督檢驗處，河北任丘 062552

非密閉油氣生產(chǎn)全過程全時段管控系統(tǒng)

賈煒鑌1，謝秀川2

1.中國石油華北油田分公司第三采油廠，河北河間 062450

2.中國石油華北油田分公司技術(shù)監(jiān)督檢驗處，河北任丘 062552

華北油田公司第三采油廠29%的原油生產(chǎn)依靠邊零井拉油點，儲運依靠油罐車以非密閉方式進行，因此管理難度大，成為效能監(jiān)察的難點。建設(shè)的管控系統(tǒng)，實現(xiàn)了非密閉油氣生產(chǎn)全過程、全時段的智能管控。結(jié)合工程實際，首先介紹了管控系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)，而后論述了拉油點的視頻監(jiān)控、儲油罐液位監(jiān)測、廣域集群調(diào)度指揮、單井及運輸車輛智能電子鎖封等關(guān)于系統(tǒng)管控的模式，最后介紹了采油廠所轄工區(qū)管控系統(tǒng)建設(shè)情況、管控實施效果、經(jīng)濟效益等。實踐證明，管控系統(tǒng)的建設(shè)，實現(xiàn)了警保聯(lián)動一體化、治安風(fēng)險監(jiān)控常態(tài)化、原油運輸管理智能化、快速反應(yīng)程序化、防范打擊精確化。

非密閉油氣生產(chǎn)；管控系統(tǒng)；智能化管理

華北油田第三采油廠原油生產(chǎn)能力117萬t/a，其中29%的原油生產(chǎn)依靠邊零井拉油點，儲運則依靠油罐車以非密閉方式進行。拉油點生產(chǎn)管理工作主要包括將生產(chǎn)的原油直接輸進單井儲罐臨時儲存及由油罐車?yán)\至聯(lián)合站兩部分。這些邊零井拉油點由于地處偏遠(yuǎn)，拉運線路長，因此管理難度大，成為效能監(jiān)察的難點。首先，傳統(tǒng)一次性機械鉛封技術(shù)含量低，易被仿制，且用量大，不能重復(fù)使用，成本高；其次，拉油點信息化程度低，裝油過程由人工操作，缺少技防手段，無視頻監(jiān)控，不能實施監(jiān)管與過程追溯，不能實時準(zhǔn)確反映儲油罐液面及變化趨勢，管理效率低，存在管理漏洞；其三，拉油罐車缺少實時技防，不能實時掌握拉油罐車的油罐口開關(guān)狀態(tài)，不能實現(xiàn)拉油罐車與裝卸油點的位置綁定。因此，在對這些邊零井拉油點進行效能監(jiān)察過程中，需要通過規(guī)范業(yè)務(wù)流程以及增強對卸車現(xiàn)場、拉油車輛等各個管理環(huán)節(jié)的監(jiān)管，并不斷加大督查力度，強化制度落實，鞏固監(jiān)察成果，才能提高拉油點的綜合管理水平。

1 管控系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

根據(jù)優(yōu)化管理環(huán)境、提升防范能力、強化警保聯(lián)動、突出全網(wǎng)覆蓋的總體指導(dǎo)思想以及統(tǒng)一建設(shè)、集中管理的設(shè)計方針，以油田通信空間位置服務(wù)平臺為依托，將所有拉油點及運輸罐車納入中心監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，達(dá)到拉油點無人值守、運輸罐車全天候監(jiān)控、裝卸點智能管理、警保力量科學(xué)整合、治安防范全廠覆蓋的智能網(wǎng)絡(luò)管理目標(biāo)，見圖1。

2 系統(tǒng)的管控模式[1-2]

圖1 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)示意

非密閉油氣生產(chǎn)全過程、全時段管控系統(tǒng)是一個綜合性的管理系統(tǒng)，它囊括了拉油點現(xiàn)場以及在途運輸油罐車的全方位管控。系統(tǒng)采用移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和云計算概念，基于油田通信空間位置信息云服務(wù)平臺，將所有的拉油點和所有的運油罐車全部納入一個綜合監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，通過多級監(jiān)控模式，對原油拉運進行統(tǒng)一的智能監(jiān)管，拉油點及油罐車智能管理子系統(tǒng)，形成了非密閉油氣生產(chǎn)的全過程、全時段閉環(huán)式管控新模式，見圖2。

圖2 管控模式

2.1 拉油點視頻監(jiān)控[3]

拉油點視頻監(jiān)控基于無線網(wǎng)橋傳輸視頻技術(shù)實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)通訊，具有安裝開通快捷、維護方便等諸多優(yōu)點。在各裝卸油生產(chǎn)現(xiàn)場，設(shè)置無線視頻監(jiān)控點，在油田總控室，建立系統(tǒng)監(jiān)控中心，實現(xiàn)對生產(chǎn)作業(yè)崗位現(xiàn)場數(shù)據(jù)、圖像的采集、傳輸、分析、報警、監(jiān)控及處理功能，以及對油井工作狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，降低了工人的勞動強度。

系統(tǒng)再把油田作業(yè)視頻圖像傳送到生產(chǎn)作業(yè)區(qū)，在將圖像信息隨時存儲到本地硬盤錄像機的同時，通過無線網(wǎng)橋?qū)F(xiàn)場情況發(fā)送至工區(qū)值班室，監(jiān)控人員可以根據(jù)需要全面監(jiān)控現(xiàn)場的作業(yè)情況。拉油點及裝油作業(yè)視頻監(jiān)控效果見圖3。

圖3 拉油點及裝油作業(yè)視頻監(jiān)控

2.2 拉油點儲油罐液位監(jiān)測[4-5]

儲油罐液位是油氣生產(chǎn)的一個重要參數(shù)，是判斷拉運與否的標(biāo)志。液位測量的方法很多，針對不同的工況和介質(zhì)，可以采用不同測量原理的液位計，常用的有靜壓式、浮球式、重錘式、超聲波式等。針對槽罐中有攪拌、溫度高、蒸汽大、介質(zhì)腐蝕性強等惡劣條件，本系統(tǒng)選用性能優(yōu)越的導(dǎo)波雷達(dá)液位計進行監(jiān)控測量，見圖4。

圖4 DR7100系列導(dǎo)波雷達(dá)液位計

拉油點儲油罐液位監(jiān)測主要實現(xiàn)以下功能：

（1）通過液位監(jiān)測系統(tǒng)實時展示油罐存儲狀況。

（2）準(zhǔn)確反映某階段內(nèi)儲油的變化趨勢。

（3）提供液位界面高低報警信號。

（4）提供油罐液位異常報警功能。

（5）完成報表統(tǒng)計或打印。

2.3 拉油點廣域集群調(diào)度指揮

傳統(tǒng)的模擬對講系統(tǒng)是廣泛使用的通信調(diào)度工具，一般需要通過專門規(guī)劃的無線通訊頻率和專用的對講承載工具，在一定的覆蓋范圍內(nèi)實現(xiàn)，具有專用性、地域性的特點。傳統(tǒng)對講調(diào)度系統(tǒng)覆蓋范圍較小，需要建立專門通信和中繼天線，投資成本較高。

廣域集群調(diào)度指揮系統(tǒng)是利用IP交換、RoIP、話音激活等技術(shù)，通過IP網(wǎng)絡(luò)，來實現(xiàn)不同區(qū)域、不同網(wǎng)絡(luò)之間終端互聯(lián)互通和聯(lián)合指揮調(diào)度的解決方案。廣域集群調(diào)度指揮系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能見表1。該系統(tǒng)發(fā)揮無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)各自的優(yōu)勢，充分整合現(xiàn)有通信資源，有效地擴大無線指揮調(diào)度網(wǎng)的覆蓋區(qū)域，延伸無線通信距離，可以建立更加靈敏有效、功能強大、操作簡單的無線網(wǎng)絡(luò)通信調(diào)度指揮系統(tǒng)，達(dá)到快速反應(yīng)、精確指揮的目標(biāo)。該系統(tǒng)可以進行車輛的痕跡查詢和數(shù)據(jù)查詢，見圖5。

廣域集群對講系統(tǒng)主要有以下幾方面的優(yōu)點[6]：

表1 拉油點廣域集群調(diào)度指揮系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能

圖5 調(diào)度指揮系統(tǒng)痕跡查詢

（1）群組功能強大，群組內(nèi)用戶容量大，群組呼叫，適用于現(xiàn)場指揮、現(xiàn)場協(xié)調(diào)的工作場景。

（2）跨域聯(lián)動，不受地域、距離限制，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程的實時調(diào)度。

（3）發(fā)言管理，實現(xiàn)分權(quán)限強行插入發(fā)言，優(yōu)先下達(dá)緊急指令。

（4） 組網(wǎng)簡單，依托無線IP網(wǎng)絡(luò)，只需增加PTT服務(wù)器可實現(xiàn)PTT系統(tǒng)。

（5）多網(wǎng)融合，基于IP網(wǎng)絡(luò)，可以使用各種網(wǎng)絡(luò)進行互通，如：電信（CDMA1x，EVDO）/移動（GPRS，TD-SCDMA）/聯(lián)通（GPRS，WCDMA）。

2.4 拉油點單井及運輸車輛智能電子鎖封

根據(jù)拉油點儲油罐和油罐車的結(jié)構(gòu)特點，在現(xiàn)有的防盜措施基礎(chǔ)上，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)RFID射頻識別技術(shù)，采用RFID電子簽封方式，通過對油罐車裝油口、卸油口及單井儲油罐裝油鶴管進行有效控制。

2.4.1 單井電子鎖封子系統(tǒng)

單井電子鎖封子系統(tǒng)主要由電控開關(guān)模塊、RFID接收發(fā)送模塊、遠(yuǎn)程無線控制器組成，通過RFID射頻與主機通信，鉛封主機再與監(jiān)控中心服務(wù)器交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程智能監(jiān)控管理。

第一，在儲油罐裝油鶴管安裝電子鎖，鎖開關(guān)的所有實時狀態(tài)信息都會被平臺實時監(jiān)控和記錄，實現(xiàn)全過程可視化追溯。

第二，儲油罐裝油鶴管采用高機械強度的電子鉛封鎖設(shè)備，系統(tǒng)施封后，閥門無法打開，有效杜絕油品偷盜事件發(fā)生。遇到暴力破壞閥門時，平臺能實時報警。

第三，儲油罐電子鎖控主機和裝油鶴管電子鎖的ID在后臺成功匹配后，通過IC卡鑒權(quán)，通過后才能實現(xiàn)解封，符合安全監(jiān)管要求[7-9]。

2.4.2 油罐車電子鎖封子系統(tǒng)

油罐車電子鎖封無線監(jiān)控子系統(tǒng)如圖6所示，它主要由油口開關(guān)信號發(fā)生器、主機采集器、顯示屏、電源盒、電子鑰匙組成。信號發(fā)生器也即傳感器探頭、動靜組件配合開關(guān)動作觸發(fā)信息，主機采集處理探頭數(shù)據(jù)，串口通訊，顯示屏顯示本地數(shù)據(jù)，電源盒內(nèi)置模塊電源和保險，電子鑰匙施解封。通過空間位置信息云服務(wù)平臺將罐車位置與智能IC卡作為雙重判定條件，實現(xiàn)對罐車的位置、軌跡、鎖封狀態(tài)、違規(guī)報警等的無線監(jiān)控，實現(xiàn)中央平臺統(tǒng)一授權(quán)、智能施封/解封、防盜監(jiān)控等功能[10]。

圖6 油罐車電子鎖封無線監(jiān)控系統(tǒng)

油罐車電子鎖封子系統(tǒng)除了具有單井電子鎖封子系統(tǒng)類似的優(yōu)點外，還具有以下優(yōu)點：

其一，油罐車只有抵達(dá)運輸目的地后，在目的地指定的GPS區(qū)域內(nèi)，通過IC卡鑒權(quán)，通過后才能實現(xiàn)解封，這符合油品運輸安全監(jiān)管要求。

其二，整個運輸過程可以通過車載終端與電子鉛封聯(lián)動、自動智能風(fēng)險分析平臺，實現(xiàn)全過程可視化追蹤。

其三，系統(tǒng)對所有罐車可以進行實時動態(tài)監(jiān)控和記錄，記錄內(nèi)容有行駛軌跡、中途停車點、行車時間與距離、刷卡記錄以及各罐口的開關(guān)狀態(tài)、從拉油點到卸油點的路途時間、罐車的罐蓋鎖和卸油閥門鎖狀態(tài)等，見圖7。

圖7 油罐車智能管理系統(tǒng)示意

3 管控系統(tǒng)應(yīng)用的整體情況

3.1 工程建設(shè)情況

2016年6月以來，華北油田第三采油廠對所屬的6個采油工區(qū)，57個邊零井拉油點，以及承擔(dān)拉運任務(wù)的31輛油罐車，全面安裝了非密閉油氣生產(chǎn)全過程、全時段管控系統(tǒng)，工程總投資為874.5萬元，其中設(shè)備材料費用638.6萬元，安裝調(diào)試費用235.9萬元。建設(shè)工程量及主要設(shè)備選型見表2。

3.2 管控系統(tǒng)實施整體效果

通過信息化與工業(yè)化的深度融合，建成了可復(fù)制、可推廣的管控模式；通過對行為、痕跡、載體進行大數(shù)據(jù)監(jiān)測、分析，實現(xiàn)了全方位、全時段、全過程的管控，杜絕了涉油違法行為的發(fā)生；通過日常拉運GPS數(shù)據(jù)分析，運用行駛軌跡回放、施解封區(qū)域劃定及路線偏航報警等功能，實現(xiàn)了車輛運行痕跡可以控制。

3.3 經(jīng)濟效益

本項目實施的直接經(jīng)濟效益主要表現(xiàn)在節(jié)省運費、節(jié)約人工費用、減少原油損失方面。已全面安裝非密閉油氣生產(chǎn)全過程、全時段管控系統(tǒng)的57個拉油點，在運行的9個月內(nèi)，通過對原油拉運的優(yōu)化，實現(xiàn)了拉運車輛的合理派發(fā)，在拉運油量增加的情況下，節(jié)約車輛臺班近70次/月，清退外雇車輛11臺，節(jié)約燃料費20萬元、外雇運費70萬元，同時節(jié)約鉛封消耗成本44.55萬元。

表2 建設(shè)工程量及主要設(shè)備選型

實現(xiàn)無人值守后，54個拉油點108名值守人員中的60名轉(zhuǎn)變職能為押運員，辭退了48名拉油點值守人員，按照每人每年10萬元成本計算，已節(jié)約人工費用360萬元。

非密閉油氣生產(chǎn)全過程、全時段管控系統(tǒng)有效地降低了原油損失，按照每年100 t計算，僅按照 2016年噸油成本851元計算，相當(dāng)于增收6.38萬元。

4 結(jié)束語

非密閉油氣生產(chǎn)全過程、全時段管控系統(tǒng)的建設(shè)，實現(xiàn)了警保聯(lián)動一體化、治安風(fēng)險監(jiān)控常態(tài)化、原油運輸管理智能化、快速反應(yīng)程序化、防范打擊精確化。原油汽車?yán)\管理方式的轉(zhuǎn)變，有效降低了偷盜油案件的發(fā)生，為油田降本增效、精細(xì)化管理提供信息支撐。

[1]張應(yīng)斌，孫少波.無線視頻技術(shù)在油田綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].西安郵電學(xué)院學(xué)報，2010，15（6）：104-107.

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Whole process and all-time management and control system used in unsealed oil and gas production

JIAWeibin1，XIE Xiuchuan2
1.Third OilProduction Plant of PetroChina HuabeiOilfield Company，Hejian 062450，China
2.Technology Supervision and Inspection Department of PetroChina HuabeiOilfield Company，Renqiu 062552，China

29%of oil production of Third Oil Production Plant of PetroChina Huabei Oilfield Company is from scattered wells in remote area.Oil storage and transportation rely on oil tankers with unsealed mode，so the management difficulty increases.The constructed management and control system realizesthe whole processand all-timeintelligent management and control of unsealed oil and gas production.The design target of the system and its management and control way are described including field video monitoring，storage tank liquid level monitoring，wide area cluster dispatching and intelligent electric lock.The construction，implementation result and economic benefit of the system are also introduced.

unsealed oiland gas production；management and controlsystem；intelligent management

10.3969/j.issn.1001-2206.2017.03.013

賈煒鑌（1962-），男，河北張家口人，高級工程師，1989年畢業(yè)于中國計量學(xué)院計量管理專業(yè)，現(xiàn)主要從事油氣計量方面研究工作。Email：cy3_jwb@petrochina.com.cn

2016-12-18；

2017-03-10