油田數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維體系分析

張 余

（大慶油田第七采油廠 信息中心，黑龍江 大慶 163517）

0 引言

油田勘探與開采技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步，油田開采面積逐漸擴(kuò)增，數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維體系的建立健全成為重點(diǎn)。隨著油田數(shù)字化建設(shè)范圍的擴(kuò)大，數(shù)字化水平、企業(yè)效益、管理質(zhì)量和管理水平不斷提升，員工勞動(dòng)強(qiáng)度大幅降低。然而在油田規(guī)模不斷擴(kuò)增的情況下，與之對(duì)應(yīng)的運(yùn)維體系卻并不完善，已有的數(shù)字監(jiān)控體系在質(zhì)保期結(jié)束后運(yùn)維能力降低，最終系統(tǒng)徹底癱瘓。科學(xué)有效的運(yùn)維有利于數(shù)字化油田設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，油田數(shù)字化建設(shè)固然重要，建立科學(xué)有效的運(yùn)維系統(tǒng)也同樣重要。油田數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維體系的構(gòu)成主要包括工控機(jī)、可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、儀表、組態(tài)軟件和網(wǎng)絡(luò)等，無論哪個(gè)環(huán)節(jié)存在漏洞，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行都會(huì)造成負(fù)面影響，所以運(yùn)維體系的整個(gè)過程都要受到重視，這樣才能保障數(shù)字化油田的順利發(fā)展。

1 數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的組成與功能實(shí)現(xiàn)情況

1.1 系統(tǒng)的組成

1.1.1 信號(hào)采集層

信號(hào)采集層的功能是采集各油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)，具體包括溫濕度、壓力、液位、流量等，用于生產(chǎn)設(shè)備和集控系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合。信號(hào)采集層將獲取的信息上傳后，生產(chǎn)控制中心會(huì)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，并參照生產(chǎn)需求對(duì)生產(chǎn)流程和設(shè)備實(shí)現(xiàn)管理和控制。

1.1.2 系統(tǒng)交互層

系統(tǒng)交互層建立在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，通過在對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中完成數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)的交互、設(shè)備與設(shè)備的交互，油田生產(chǎn)系統(tǒng)中各個(gè)模塊、子系統(tǒng)和生產(chǎn)要素間的關(guān)聯(lián)更加密切。

1.1.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層

監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)及控制系統(tǒng)儲(chǔ)存、匯總、處理和分析數(shù)據(jù)基本的前提就是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層用于存儲(chǔ)油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)等。一般來說，為了便于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層中數(shù)據(jù)的使用，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)形式是多個(gè)數(shù)據(jù)庫相互之間存在某種聯(lián)系的數(shù)據(jù)集合構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)都是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，冗余數(shù)據(jù)并未包含在內(nèi)。

1.1.4 智能管控人機(jī)交互層

智能管控人機(jī)交互層的主要目標(biāo)是增強(qiáng)現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備與后臺(tái)管理人員之間的交互，以保證后臺(tái)管理人員對(duì)現(xiàn)場安全、生產(chǎn)流程、設(shè)備運(yùn)行和設(shè)備維護(hù)等進(jìn)行監(jiān)督控制。智能管控人機(jī)交互層在監(jiān)控體系中是最高層，歸屬于應(yīng)用層，針對(duì)各類信息和數(shù)據(jù)利用多種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行分析處理是智能管控人機(jī)交互層最主要的職能之一，可以更好地整合數(shù)據(jù)資源，為生產(chǎn)決策和管理決策提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)更加科學(xué)合理的管理與控制。

1.2 各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)情況

首先，監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的監(jiān)控管理，包括設(shè)備臺(tái)賬信息、分類管理和狀態(tài)監(jiān)測幾個(gè)方面。通過狀態(tài)監(jiān)測，監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和查看，也可查找歷史信息，顯示設(shè)備點(diǎn)位的更新時(shí)間、更新值等。維護(hù)單位和負(fù)責(zé)人可根據(jù)曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行有效維護(hù)。監(jiān)控系統(tǒng)還可對(duì)流量計(jì)、液位計(jì)、壓力表等設(shè)備進(jìn)行分類管理，做好臺(tái)賬信息的維護(hù)管理工作。其次，監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)有效數(shù)據(jù)分析。運(yùn)維管理人員可通過監(jiān)控系統(tǒng)獲取各項(xiàng)設(shè)備信息，包括氣量、油量、溫度和壓力等，設(shè)定好邏輯參數(shù)后，監(jiān)控系統(tǒng)可發(fā)揮良好的輔助功能。最后，運(yùn)維管理人員根據(jù)統(tǒng)計(jì)查詢、故障清單和維修記錄來進(jìn)行現(xiàn)場維護(hù)，到場排查故障后上報(bào)處理過程和結(jié)果，由運(yùn)維中心進(jìn)行確認(rèn)或是自動(dòng)確認(rèn)。如果出現(xiàn)無法維修的情況，可更改維修級(jí)別，進(jìn)行下一步的協(xié)調(diào)，制訂新的維修方案。

2 油田數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維體系分析

傳輸生產(chǎn)數(shù)據(jù)必須要借助網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維體系中的網(wǎng)絡(luò)包括多種。油田數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)一般利用網(wǎng)線或者信號(hào)線完成PLC 和現(xiàn)場儀表的連接，利用網(wǎng)線完成PLC 和工控機(jī)的連接，如果工控機(jī)生產(chǎn)數(shù)據(jù)需要向企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行傳遞，就要借助光纜實(shí)現(xiàn)。其間任何傳輸過程存在的問題都會(huì)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維體系運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)面影響。人為因素會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中斷，特別是在站內(nèi)站外頻繁施工的情況下，施工人員對(duì)光纜線路并沒有深刻的認(rèn)知，很可能導(dǎo)致地埋光纜受損，生產(chǎn)數(shù)據(jù)無法正常傳輸。光纜維修人員即使在最短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行維修，也會(huì)對(duì)光纜的后續(xù)應(yīng)用產(chǎn)生一定程度的干擾，傳輸速率降低，損耗增加，最終對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度造成影響。

完成數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)并驗(yàn)收通過后，系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性都可以得到保證，但操作工控機(jī)時(shí)可能會(huì)遇到各種問題。部分操作人員并不擅長在計(jì)算機(jī)上操作，錯(cuò)誤操作行為頻繁發(fā)生，組態(tài)軟件運(yùn)行受到影響，嚴(yán)重情況下還可能導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，監(jiān)控系統(tǒng)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)操作人員隨意將工控機(jī)與移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備連接的現(xiàn)象，而且結(jié)合實(shí)際情況可知，工控機(jī)運(yùn)行速度并未得到保證，甚至計(jì)算機(jī)病毒也廣泛存在于工控機(jī)中，企業(yè)監(jiān)控管理和生產(chǎn)管理必然面臨非常大的安全威脅。數(shù)字化系統(tǒng)運(yùn)維中管理制度的建立和嚴(yán)格落實(shí)需要管理人員的高度關(guān)注。

數(shù)字化系統(tǒng)以自動(dòng)采集儀表為基本前提，數(shù)字化系統(tǒng)要想正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要儀表能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地讀取數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，數(shù)字化系統(tǒng)中現(xiàn)場儀表損壞率也是最高的。現(xiàn)場的溫度和壓力變送器很容易遭到雷擊，此時(shí)很容易出現(xiàn)突發(fā)性斷電和通電的現(xiàn)象，這必然會(huì)對(duì)儀表造成一定的損壞。根據(jù)油田公開的實(shí)際數(shù)據(jù)，定量摻水設(shè)備和自動(dòng)化儀表的應(yīng)用時(shí)間較長，所以故障發(fā)生率也更高。油田實(shí)際運(yùn)行過程中，儀表更換和維修人員較為匱乏，維修人員過少就會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)化儀表長期處于超負(fù)荷工作狀態(tài)，且儀表維修質(zhì)量和效率也無法得到保證。

組態(tài)軟件用于采集、儲(chǔ)存、更新和顯示現(xiàn)場數(shù)據(jù)，筆者工作的油廠中應(yīng)用的組態(tài)軟件有多種類型。紫金橋（紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件6.5）、美國記憶（ifix5.0）、力控（6.1SP）和西門子（西門子WINCC6.0）組態(tài)王（KINGVIEW6.53）是當(dāng)下常用的幾種組態(tài)軟件。硬件供應(yīng)商并不是固定不變的，而且應(yīng)用的組態(tài)軟件也有多種類型，這就要求軟件運(yùn)維人員掌握多種組態(tài)軟件操作方法，并且熟知現(xiàn)場儀表和PLC 工作原理。除此之外，部分井站監(jiān)控系統(tǒng)還要進(jìn)行工業(yè)控制，中控室內(nèi)操作人員需要通過遠(yuǎn)程控制方法啟動(dòng)或關(guān)閉設(shè)備，并完成設(shè)備參數(shù)的調(diào)整。這個(gè)過程需要應(yīng)用組態(tài)軟件，同時(shí)也要應(yīng)用到多種數(shù)據(jù)庫。軟件運(yùn)維人員不僅要掌握組態(tài)軟件操作方法，還需要掌握數(shù)據(jù)庫相關(guān)知識(shí)。

3 建立數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維體系

要建立數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維體系，首先，運(yùn)維人員要熟練掌握各種軟件編程知識(shí)和技能；其次，建立嚴(yán)格的管理制度和組織機(jī)構(gòu)，這樣運(yùn)維體系建立才能保證完善且嚴(yán)密。

3.1 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維組的建立

維護(hù)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)日常運(yùn)行是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維組最基本的工作之一，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維要及時(shí)，就需要各個(gè)部門協(xié)同配合。施工過程中施工部門與光纜使用單位要保持聯(lián)系，確定施工范圍是否有光纜，盡可能避免對(duì)光纜造成破壞。同時(shí)，光纜維護(hù)部門要對(duì)光纜輻射區(qū)域精準(zhǔn)定位，并將定位信息提交給有關(guān)部門，對(duì)站內(nèi)、站外、企業(yè)網(wǎng)光纜所在區(qū)域加設(shè)標(biāo)識(shí)，最大限度地保護(hù)光纜線路不受破壞?；蛘咴O(shè)計(jì)部門在對(duì)施工線路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，就要避開光纜輻射區(qū)域。若施工線路必須要經(jīng)過光纜輻射區(qū)域，就要對(duì)施工線路進(jìn)行整體分析，盡可能將光纜破壞程度控制在最低水平。

3.2 管理機(jī)制的建立

有關(guān)部門要制定健全的工控機(jī)日常管理機(jī)制。首先，工控機(jī)操作人員在對(duì)工控機(jī)進(jìn)行操作之前，一定要接受工控機(jī)有關(guān)培訓(xùn)，除工控機(jī)操作人員以外的其他人員無權(quán)對(duì)工控機(jī)進(jìn)行操作。還要建立問責(zé)機(jī)制，所有工控機(jī)都要有與之對(duì)應(yīng)的負(fù)責(zé)人，若工控機(jī)操作或管理不當(dāng)導(dǎo)致故障，負(fù)責(zé)人應(yīng)承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任。其次，工控機(jī)連接移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備的操作只能由專業(yè)維修人員負(fù)責(zé)，其他人若隨意操作必須嚴(yán)格處理。再次，工控機(jī)設(shè)備非常敏感，企業(yè)網(wǎng)和工控機(jī)之間不能互連，若二者間有數(shù)據(jù)交換的需求，需要借助網(wǎng)絡(luò)隔離設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，也可以通過專網(wǎng)專用的方式實(shí)現(xiàn)。最后，要建立健全工控機(jī)管理制度，降低工控機(jī)故障發(fā)生率。

3.3 動(dòng)態(tài)臺(tái)賬管理的建立

數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維部門應(yīng)針對(duì)每個(gè)設(shè)備制定長期有效的管理方案，從每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的特點(diǎn)出發(fā)，分析其運(yùn)行參數(shù)、實(shí)現(xiàn)功能，查找監(jiān)控設(shè)備的管理要點(diǎn)和運(yùn)行規(guī)律，包括校準(zhǔn)校驗(yàn)頻率、易耗品更換頻率、運(yùn)行時(shí)間、備案參數(shù)和檢測方法等，建立動(dòng)態(tài)管理臺(tái)賬，對(duì)監(jiān)控設(shè)備的各類信息進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控和更新，針對(duì)容易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)，制訂針對(duì)性的管理方案。

4 結(jié)語

數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用能有效提升油田生產(chǎn)運(yùn)行效率，但該系統(tǒng)存在的環(huán)節(jié)較多，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行效率產(chǎn)生影響，這就需要運(yùn)維部門加強(qiáng)管理，保障系統(tǒng)的使用穩(wěn)定性。本文從數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的組成和功能出發(fā)，對(duì)其運(yùn)維體系進(jìn)行分析，希望通過加強(qiáng)管理來改善整體運(yùn)維狀況，促進(jìn)油田的可持續(xù)發(fā)展。