SCADA系統(tǒng)下的產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)建立

武登峰　周良志　曹彩平　姚首強　張磊

[摘要]為適應(yīng)油田發(fā)展新趨勢，改變傳統(tǒng)生產(chǎn)管理模式，本文借助數(shù)字化管理手段，以SCADA系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)源與采集平臺，建立產(chǎn)量實時監(jiān)控體系，對生產(chǎn)狀況實時監(jiān)控異常監(jiān)控預(yù)警，為精細化管理提供便捷管理和決策依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字化；產(chǎn)量監(jiān)控；SCADA系統(tǒng)

doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2017.18.035

[中圖分類號]TE938；F270.7 [文獻標(biāo)識碼]A [文章編號]1673-0194（2017）18-0057-02

SCADA系統(tǒng)的建設(shè)完成，實現(xiàn)了數(shù)字化管理的“四大”轉(zhuǎn)變，即生產(chǎn)數(shù)據(jù)由分散監(jiān)控轉(zhuǎn)變?yōu)榧斜O(jiān)控，產(chǎn)量監(jiān)控由定時報產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷崟r預(yù)警，集輸注水由分站運行轉(zhuǎn)變?yōu)榧姓{(diào)度，參數(shù)報警由單級處理轉(zhuǎn)變?yōu)橹鸺壨扑?。本文在SCADA系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開發(fā)實時產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)。

1產(chǎn)量監(jiān)控現(xiàn)狀

1.1產(chǎn)量監(jiān)控未形成體系

目前，站點產(chǎn)量數(shù)據(jù)已大部分實現(xiàn)自動采集，但產(chǎn)量監(jiān)控過程仍通過人工進行，監(jiān)控效率較低，通過現(xiàn)場錄取資料進行計算，數(shù)據(jù)采集分析頻率較低。

站點數(shù)據(jù)人工上報頻率=1次，8小時×24小時=3次；

井區(qū)數(shù)據(jù)人工分析頻率=1次/8小時×24小時=3次；

作業(yè)區(qū)人工盤庫數(shù)據(jù)頻率=1次，8小時×24小時=3次；

1.2產(chǎn)量監(jiān)控環(huán)節(jié)多、過程長，結(jié)果準(zhǔn)確性無法保障

傳統(tǒng)模式下產(chǎn)量數(shù)據(jù)經(jīng)過站點、管理單元（井區(qū)）、作業(yè)區(qū)多級傳遞，人工計算上報的中間環(huán)節(jié)過多，從現(xiàn)場采集到生成報表需要24小時，數(shù)據(jù)傳達至管理部門時間長達8小時，缺乏實時直觀的監(jiān)控手段，出現(xiàn)產(chǎn)量波動定位模糊且不及時，數(shù)據(jù)應(yīng)用時效性較低。

1.3產(chǎn)量數(shù)據(jù)應(yīng)用未形成系統(tǒng)化應(yīng)用

員工通過Excel軟件編寫的產(chǎn)量報表，通過即時通訊軟件發(fā)送上傳，數(shù)據(jù)無法共享到其他數(shù)字化應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)用系統(tǒng)也無法驗證輔助產(chǎn)量監(jiān)控，歷史數(shù)據(jù)沒有自動存儲、調(diào)用、共享等功能，形成“信息孤島”。

1.4數(shù)據(jù)信息人工統(tǒng)計分析勞動強度大

傳統(tǒng)模式下，無產(chǎn)量整體監(jiān)控手段，站點、井區(qū)、作業(yè)區(qū)生產(chǎn)管理人員，人工分析產(chǎn)量數(shù)據(jù)得出生產(chǎn)情況現(xiàn)狀，人工查閱歷史資料對比分析，重復(fù)統(tǒng)計分析工作較多，員工勞動強度大，耗時、費力、工作效率低。

2產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)的建立

本文利用SCADA系統(tǒng)中采集的產(chǎn)量數(shù)據(jù)，整合數(shù)據(jù)采集和傳輸鏈路，梳理系統(tǒng)功能框架和數(shù)據(jù)計算模型，實現(xiàn)實時監(jiān)控產(chǎn)量運行變化的目標(biāo)，協(xié)助生產(chǎn)管理者解決處理產(chǎn)量問題，如圖1所示。

2.1前端數(shù)據(jù)鏈路改造

外輸流量計與液位是產(chǎn)量監(jiān)控的核心與關(guān)鍵，本文為保障系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，針對目前站內(nèi)儀器儀表采集點存在問題，制訂實施升級改造計劃。

（1）ZMTD型智能流量變送器。引進了ZMTD型智能流量變送器，采用“機-電”脈沖轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了數(shù)字表頭計量結(jié)果與機械字輪完全一致、零誤差傳輸，提高了計量采集結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性。

（2）雷達液位計。由于靜壓液位計受介質(zhì)密度的影響較大，計量誤差較大，組織更換為測量精準(zhǔn)的雷達液位計，解決液位采集不準(zhǔn)的問題。

2.2產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)計算模型

為確保廠級產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確，能客觀、準(zhǔn)確地體現(xiàn)全廠各作業(yè)區(qū)、各站點產(chǎn)量運行情況，建立科學(xué)通用的數(shù)據(jù)計算模型，利用已采集的監(jiān)控參數(shù)，配套科學(xué)、合理的產(chǎn)量計算模型和對比分析模型。

2.2.1產(chǎn)量計算模型

2.2.2對比分析模型

時間進度：（當(dāng)前時間-計產(chǎn)起始時間）/24h×100%=時間進度

輸差：實時外輸-實時接收=實時輸差

折算日產(chǎn)液量：

產(chǎn)進，（當(dāng)前時間-計產(chǎn)起始時間）×24h=折算日產(chǎn)液量

當(dāng)前產(chǎn)量進度：產(chǎn)進，計劃產(chǎn)液量=當(dāng)前產(chǎn)量進度

較昨日差值：折算日產(chǎn)液量-昨日產(chǎn)液量=較昨日差值

油井功圖計量：功圖計產(chǎn)液量之和

2.3數(shù)據(jù)庫建設(shè)

充分利用已建數(shù)字化實時數(shù)據(jù)庫，建立產(chǎn)量監(jiān)控相關(guān)數(shù)據(jù)點，為產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)提供所需數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)源的唯一性和格式的統(tǒng)一性，如圖2所示。

2.4產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)平臺開發(fā)

產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)是在SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，進行開發(fā)產(chǎn)量監(jiān)控界面和功能。

（1）產(chǎn)量監(jiān)控報表。在產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)中，開發(fā)各級產(chǎn)量監(jiān)控報表，顯示從單井到全廠各級產(chǎn)量現(xiàn)狀，如圖3所示。

（2）外輸流量自動切換。為保證流量參數(shù)計量的連續(xù)性，本文在SCADA系統(tǒng)中創(chuàng)新開發(fā)了流量自動切換功能，當(dāng)站點外輸流量數(shù)據(jù)采集中斷時，自動切換為下游站點來油流量進行計算，如圖4所示。

（3）數(shù)據(jù)采集故障判識預(yù)警。系統(tǒng)具備儀表參數(shù)中斷、采集故障判別功能，當(dāng)各站點外輸流量計采集實時數(shù)據(jù)值為-9999或者0時，導(dǎo)致計算模型無法執(zhí)行時，在實時產(chǎn)量中外輸數(shù)值顯示藍色進行預(yù)警。

3產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)取得的效果

3.1產(chǎn)量監(jiān)控實時高效

利用實時數(shù)據(jù)計算出產(chǎn)量，自動計算出當(dāng)前產(chǎn)量進度，與當(dāng)前時間進度對比，隨時監(jiān)控當(dāng)前時間的產(chǎn)量情況，提高監(jiān)控時實性。

3.2輸差監(jiān)控及時準(zhǔn)確

實時顯示從計產(chǎn)起始時間開始到當(dāng)前的輸差變化，隨時監(jiān)控輸差情況，系統(tǒng)每3秒刷新1次，提高對輸差監(jiān)控的實時性和及時性。

3.3生產(chǎn)趨勢提前預(yù)判

系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)進的實時數(shù)據(jù)，計算出折算日產(chǎn)液量，與昨天日產(chǎn)液量對比得出較差值，實時預(yù)判產(chǎn)量運行趨勢。

3.4監(jiān)控數(shù)據(jù)真實可靠

數(shù)字化儀表采集的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)庫到達產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)，最終發(fā)布到監(jiān)控界面，全程屏蔽人為數(shù)據(jù)修改，能夠真實反映產(chǎn)進和外輸情況，保障產(chǎn)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4結(jié)語

產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)的主要優(yōu)勢是實時反映產(chǎn)量運行情況，通過產(chǎn)量連續(xù)變化趨勢，預(yù)判當(dāng)前時間進度下產(chǎn)量進度是否符合正常生產(chǎn)進度，并以報警提示生產(chǎn)管理人員，實現(xiàn)生產(chǎn)動態(tài)隨時掌握。系統(tǒng)對前端數(shù)據(jù)采集和站點流程要求較高，對工藝流程相對標(biāo)準(zhǔn)或單一的站點監(jiān)控效果較好，對串輸、卸油、脫水、拉油等復(fù)雜流程的站點監(jiān)控效果較為困難，需要對站內(nèi)監(jiān)控流程和采集點進行調(diào)整改造。