基于PI實時數(shù)據(jù)庫的頁巖氣生產數(shù)據(jù)質量控制研究

王道奇 符浩 周聰 楊毛佼

中國石油西南油氣田公司通信與信息技術中心 四川 成都 610051

概述

油氣田生產數(shù)據(jù)平臺是結合自動化技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術、信息工程技術與智能技術，以PI實時數(shù)據(jù)庫為核心實現(xiàn)了一線生產單元各類生產數(shù)據(jù)的匯聚、存儲、管理及服務發(fā)布，為各業(yè)務系統(tǒng)提供準確及時的數(shù)據(jù)服務。

隨著油氣田頁巖氣生產數(shù)據(jù)持續(xù)增多，數(shù)據(jù)應用需求日益增大,油氣生產對數(shù)據(jù)規(guī)范性、一致性與準確性提出了更高要求。本文分析了頁巖氣生產數(shù)據(jù)采集、傳輸及應用過程中數(shù)據(jù)時間標簽及時鐘不同步、層級數(shù)據(jù)不一致、數(shù)據(jù)傳輸鏈路缺乏監(jiān)控等問題，提出頁巖氣生產數(shù)據(jù)質量控制思路，規(guī)范數(shù)據(jù)質量控制標準，優(yōu)化數(shù)據(jù)管理方法，為頁巖氣生產態(tài)勢感知提供高質量的數(shù)據(jù)支撐。

1 頁巖氣生產數(shù)據(jù)質量管理現(xiàn)狀

1.1 數(shù)據(jù)采集現(xiàn)狀

油氣田生產數(shù)據(jù)平臺PI數(shù)據(jù)庫已接入頁巖氣壓力、溫度、液位、計量等7000余點生產數(shù)據(jù)，實時數(shù)據(jù)不同程度存在點名編碼不規(guī)范、各級實時數(shù)據(jù)不一致、數(shù)據(jù)不準確的問題，對各應用系統(tǒng)及數(shù)據(jù)開發(fā)利用支撐能力不足[1]。

1.2 數(shù)據(jù)傳輸現(xiàn)狀

生產數(shù)據(jù)平臺主要匯聚SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)，SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)標簽來源于其作業(yè)區(qū)、二級單位各級服務器時鐘，生產數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)時間標簽來源于其二級單位服務器時鐘。各級服務器時鐘不同步導致數(shù)據(jù)傳輸一致性及數(shù)據(jù)可信度較差。

1.3 數(shù)據(jù)服務發(fā)布現(xiàn)狀

生產數(shù)據(jù)的發(fā)布是通過生產數(shù)據(jù)平臺PI數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的OPC Server接口和OLEDB接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)布供上層應用系統(tǒng)調用，目前沒有統(tǒng)一對外發(fā)布的Web Service接口，發(fā)布接口無封裝，數(shù)據(jù)無處理。

2 數(shù)據(jù)質量控制解決思路及方法

基于生產數(shù)據(jù)平臺PI實時數(shù)據(jù)庫，按照“先控制、后評估、再優(yōu)化”的數(shù)據(jù)質量控制實施策略，研究分析頁巖氣生產數(shù)據(jù)質量問題。本文從數(shù)據(jù)點采集規(guī)范性、數(shù)據(jù)傳輸一致性及數(shù)據(jù)服務發(fā)布標準化等方面入手，總結提煉數(shù)據(jù)質量控制思路，形成頁巖氣生產數(shù)據(jù)質量控制方法，優(yōu)化數(shù)據(jù)質量管理功能，提高生產數(shù)據(jù)質量及利用率。

2.1 頁巖氣生產數(shù)據(jù)采集質量控制

通過現(xiàn)場自控儀表及物聯(lián)設備采集的生產數(shù)據(jù)，在點位編碼上滿足油氣田相關規(guī)范標準，在點位描述上遵循“二級單位全稱+作業(yè)區(qū)全稱+井站全稱+設備描述”，模擬量提供完整的單位描述及量程，狀態(tài)量提供完整的輸出說明。通過數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)點匹配對照現(xiàn)場生產裝置及工藝流程，確保采集的數(shù)據(jù)點命名、描述、屬性配置信息完整性，形成高質量的數(shù)據(jù)點表，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的質量控制[2]。

2.2 頁巖氣生產數(shù)據(jù)傳輸質量控制

（1）數(shù)據(jù)傳輸及時性控制。頁巖氣生產數(shù)據(jù)由現(xiàn)場自控儀表設備采集完成?，F(xiàn)場人員通過RTU/PLC配套的配置調試工具實時觀察采集數(shù)據(jù)的刷新變化；中心站、作業(yè)區(qū)、二級單位各級人員通過SCADA系統(tǒng)監(jiān)控實時數(shù)據(jù)變化情況，同時在油氣田生產數(shù)據(jù)平臺部署時鐘同步監(jiān)測軟件，實時監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸鏈路各服務器時鐘是否同步，若出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸滯后或未變化情況，立即開展數(shù)據(jù)恢復。

（2）數(shù)據(jù)傳輸一致性控制。對油氣田生產數(shù)據(jù)平臺PI數(shù)據(jù)庫與二級單位OPC服務器兩個層級數(shù)據(jù)進行點位映射和數(shù)據(jù)屬性快速檢索，對比各層級同一數(shù)據(jù)點位描述、屬性的一致性，標注不一致的數(shù)據(jù)點，確保各層級數(shù)據(jù)傳輸一致性。

2.3 頁巖氣生產數(shù)據(jù)入庫質量管理

（1）數(shù)據(jù)入庫檢查。根據(jù)檢驗規(guī)則開展接入數(shù)據(jù)校驗，主要包括以下內容：

1）數(shù)據(jù)標簽編碼規(guī)范性：是否依照油氣田統(tǒng)一的數(shù)據(jù)編碼規(guī)范進行編碼，對編碼錯誤的數(shù)據(jù)點給予提醒。

2）數(shù)據(jù)上傳準確性：核實數(shù)據(jù)點實時刷新頻率，檢查數(shù)據(jù)值合規(guī)性，確保數(shù)據(jù)點無報錯情況[3]。

（2）實時數(shù)據(jù)查詢核對。管理人員通過數(shù)據(jù)點位編碼、中文描述查詢數(shù)據(jù)，獲取數(shù)據(jù)點當前數(shù)據(jù)值和時間戳，以便與現(xiàn)場儀表讀數(shù)開展核對，完成對該數(shù)據(jù)點傳輸延遲程度的檢查。

（3）數(shù)據(jù)在線率檢查及告警管理。設定數(shù)據(jù)類型和監(jiān)測頻率，動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)點位刷新狀態(tài)和報錯情況，根據(jù)持續(xù)時間、數(shù)據(jù)值變化區(qū)間兩個維度自定義數(shù)據(jù)點告警規(guī)則，當數(shù)據(jù)實時情況到達告警閾值時，將告警信息反饋至管理人員。

2.4 數(shù)據(jù)服務發(fā)布管理

基于PI實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)接口集成技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)服務封裝標準化，通過PI System數(shù)據(jù)訪問協(xié)議，調用基礎接口API及SQL語句，開發(fā)數(shù)據(jù)查詢服務，形成可被多專業(yè)應用系統(tǒng)調用的數(shù)據(jù)服務。

按照數(shù)據(jù)業(yè)務類型（壓力、溫度、液位、計量等）、數(shù)據(jù)點屬性（所屬井站、所屬設備）、數(shù)據(jù)抽稀取樣（整點數(shù)據(jù)、指定時間間隔數(shù)據(jù)等）的多維度數(shù)據(jù)應用需求，提供實時數(shù)據(jù)值、歷史數(shù)據(jù)、組態(tài)圖、生產數(shù)據(jù)抽稀查詢等服務[4]。

圖1 數(shù)據(jù)服務封裝技術架構

3 結束語

本文提出了基于PI實時數(shù)據(jù)庫的頁巖氣生產數(shù)據(jù)質量控制思路，形成一套有效的數(shù)據(jù)質量管控方法，將頁巖氣生產數(shù)據(jù)質量規(guī)范化、標準化控制貫穿到數(shù)據(jù)采集、傳輸及應用各個環(huán)節(jié)，為頁巖氣生產態(tài)勢感知及各級應用提供高質量的實時數(shù)據(jù)應用服務，滿足油氣田生產運行實時化、全過程可視化管理需要。