智能油氣田云上SCADA集中監(jiān)控模式研究

孫國寶，蔡志強，王 偉

（1.北京地航時代科技有限公司，北京 100192； 2.新疆油田公司陸梁油田作業(yè)區(qū)，新疆 克拉瑪依 834000）

0 引言

隨著國內(nèi)油氣田生產(chǎn)規(guī)模逐步壯大，油氣田的生產(chǎn)運行與監(jiān)控管理模式逐漸成為石油行業(yè)關(guān)注的核心內(nèi)容。在油田生產(chǎn)、運行與管理工作的開展中，我國依靠現(xiàn)代化的管理理念與技術(shù)，逐步形成了智能化云上數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）模式，這一集中監(jiān)控模式在實際生產(chǎn)實踐過程中有效提升了油田生產(chǎn)的管理水平。在當(dāng)前的油田生產(chǎn)中，智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式應(yīng)用還處在初級探索與應(yīng)用階段，需要進一步提升、完善與優(yōu)化，以便更好地推動油田生產(chǎn)管理的智能化、自動化發(fā)展，促進數(shù)字化油田建設(shè)發(fā)展。

1 智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 有利于管理水平的提高

在油氣田的生產(chǎn)實踐中，采納智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式能夠迅速提高生產(chǎn)監(jiān)控的水平。該模式的應(yīng)用需要明確油田生產(chǎn)過程中管理活動的范圍，并制訂詳細(xì)的管理方案，為后期開展管理工作做好制度準(zhǔn)備。另外，該模式的應(yīng)用要求管理人員將監(jiān)控系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)實時收集，并對數(shù)據(jù)進行整理和分析，結(jié)合數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，詳細(xì)了解油田生產(chǎn)的整個過程，包括設(shè)備的運行狀況、生產(chǎn)情況等。一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中存在與標(biāo)準(zhǔn)不一致的現(xiàn)象，要及時尋找原因，有效處理，盡可能減少設(shè)備發(fā)生故障的次數(shù)，確保管理效率。

1.2 有利于優(yōu)化生產(chǎn)過程

油田開發(fā)生產(chǎn)的過程需要使用多種專業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)裝置和生產(chǎn)工藝，整個生產(chǎn)過程非常復(fù)雜，具有一定難度。如果在油田生產(chǎn)的過程中，系統(tǒng)供油發(fā)生故障將很難保證生產(chǎn)正常運行。同時，在此過程中，活塞擊液存在撞擊作用，會影響系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，造成電源能耗過多［1］。而應(yīng)用智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式可以對生產(chǎn)系統(tǒng)中的各種設(shè)備開展集中監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備在運行中存在異常現(xiàn)象，監(jiān)控系統(tǒng)會在警報系統(tǒng)的結(jié)合中發(fā)出報警信號，后臺的管理人員能夠根據(jù)報警信號及時做出設(shè)備調(diào)整，準(zhǔn)確掌握油井的情況，有效控制生產(chǎn)過程。在油氣生產(chǎn)實際自控過程中，該模式還能逐步推動生產(chǎn)過程持續(xù)優(yōu)化。

1.3 有利于促進穩(wěn)定生產(chǎn)

油氣田實際生產(chǎn)需要的生產(chǎn)設(shè)備種類多、數(shù)量大，只有對這些生產(chǎn)設(shè)備的參數(shù)制度進行設(shè)定，才能確保生產(chǎn)運行穩(wěn)定。在智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用中，對油田生產(chǎn)過程中各種設(shè)備的運行參數(shù)進行自動化設(shè)定，如對采油區(qū)、注水區(qū)、加熱區(qū)等不同設(shè)備進行參數(shù)設(shè)置，能夠保證不同生產(chǎn)區(qū)域設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)自動化的檢測和控制。如果出現(xiàn)異常，便可及時通過手動處理或自動處理進行切換，以保障該系統(tǒng)的穩(wěn)定生產(chǎn)，進而保障油氣田生產(chǎn)的穩(wěn)定［2］。

2 智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 適應(yīng)當(dāng)前油田生產(chǎn)管理要求

在國內(nèi)外實際運行過程中，智能化、自動化、集成化的集中監(jiān)控的應(yīng)用能夠逐步適應(yīng)實際生產(chǎn)的管理要求。在油田生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，生產(chǎn)任務(wù)繁重，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，石油開采難度大。傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)在監(jiān)控的準(zhǔn)確性和效率上已經(jīng)難以適應(yīng)新的監(jiān)控要求，而智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式是在傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，結(jié)合信息化技術(shù)、智能化技術(shù)的應(yīng)用，形成的一種新的監(jiān)控模式，其更有利于保障生產(chǎn)過程的穩(wěn)定，真正發(fā)揮出了監(jiān)控系統(tǒng)的作用［3］。在當(dāng)前的應(yīng)用過程中，自動化集中監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用能夠有效保證生產(chǎn)過程穩(wěn)定運行，提升石油企業(yè)的綜合效益。在該項模式的具體應(yīng)用中，技術(shù)應(yīng)用表現(xiàn)為無線擴頻網(wǎng)絡(luò)、總線網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場測控網(wǎng)絡(luò)等3種形式。

2.2 應(yīng)用水平有待提升

在當(dāng)前我國的石油生產(chǎn)過程中，智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式已經(jīng)得到認(rèn)可和重視，但是在實際的應(yīng)用中還處于初級階段，與先進的技術(shù)應(yīng)用之間還存在一定距離，需要不斷加強研究和完善。比如，在當(dāng)前的應(yīng)用過程中，石油開采的規(guī)模存在不一致現(xiàn)象，石油生產(chǎn)泵機組的運行效率也高低不一，在生產(chǎn)過程和對外輸流量的控制工作中，仍舊使用人工控制的方式，出現(xiàn)了閥門節(jié)流問題，浪費了大量能源，也加重了油田生產(chǎn)過程中能源的消耗。

2.3 配套測量技術(shù)有待升級

在當(dāng)前的油田生產(chǎn)過程中，油水比例的測量仍舊使用人工測量的方式，在這種方式的應(yīng)用過程中，由于各種因素的影響，容易造成測量結(jié)果不準(zhǔn)確，影響油水界的判斷。此外，人工測量需占用大量時間，不利于提高生產(chǎn)效率。而作為自動化集中控制模式應(yīng)用的重點，測量技術(shù)還需要進行不斷創(chuàng)新，以實現(xiàn)自動化的測量效果，促進生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率同步提升。

3 智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用路徑

3.1 智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用流程

首先，智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式能夠?qū)β?lián)合站、控制點、檢測點等各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各類參數(shù)信息進行全面檢測。在具體監(jiān)控的過程中，對表現(xiàn)液位、溫度、電壓、流量等數(shù)據(jù)進行采集［4］。其次，該模式的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的一體化操作，將各個生產(chǎn)系統(tǒng)的分支結(jié)構(gòu)進行連接，發(fā)揮出整體監(jiān)控管理的效果。再次，使用統(tǒng)一的管理、協(xié)調(diào)方法，有利于安全生產(chǎn)。同時，故障診斷技術(shù)的應(yīng)用還能夠?qū)ιa(chǎn)過程中存在的故障設(shè)備進行預(yù)處理，確保生產(chǎn)設(shè)備安全使用。最后，通過對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的集中設(shè)置，有效發(fā)揮出該模式集中控制的效果。同時在使用自動化監(jiān)控的過程中，對生產(chǎn)環(huán)節(jié)狀況一目了然，有利于減少生產(chǎn)中對能源的消耗，進一步提升企業(yè)的綜合效益。

3.2 智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用模塊

智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用，需要建立在對自動化監(jiān)控系統(tǒng)進一步優(yōu)化完善的基礎(chǔ)上。比如，在該模式的系統(tǒng)設(shè)置中，需要在監(jiān)控室中預(yù)留網(wǎng)絡(luò)接口，通過網(wǎng)絡(luò)，管理者能夠第一時間共享數(shù)據(jù)。由此可見，智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用是在石油企業(yè)自動化水平提升的基礎(chǔ)上形成的一種更優(yōu)化的模式應(yīng)用，能夠更好地提升石油生產(chǎn)的安全水平，減少設(shè)備的故障隱患，有效達到控制成本、提高生產(chǎn)管理水平與企業(yè)整體效益的目的。

油氣田生產(chǎn)監(jiān)控模式的應(yīng)用模塊有以下幾點。①自動優(yōu)化和控制。通過對具體生產(chǎn)過程中的開機數(shù)量進行控制，結(jié)合變頻技術(shù)、調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，對機泵運行情況實現(xiàn)自動化監(jiān)控。在這個過程中，同時對外輸系統(tǒng)、油罐系統(tǒng)、提升泵系統(tǒng)、分水器系統(tǒng)等各個子系統(tǒng)的閉環(huán)工作進行監(jiān)控，確保石油生產(chǎn)過程中各個系統(tǒng)安全運行［5］。②現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)。結(jié)合石油企業(yè)的具體生產(chǎn)情況，對生產(chǎn)現(xiàn)場產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行采集，在采集的過程中，實現(xiàn)自動化處理、計算、分析，將計算后的數(shù)據(jù)集中顯示，通過對這些數(shù)據(jù)的分析，為后續(xù)的工作開展提供更可靠的依據(jù)，在石油生產(chǎn)的過程中真正發(fā)揮出數(shù)據(jù)的作用，保障安全生產(chǎn)、高效生產(chǎn)。③數(shù)據(jù)處理。將現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)、生產(chǎn)設(shè)備運行狀況等數(shù)據(jù)及時上傳至控制主站，通過中心控制主站對具體的生產(chǎn)活動進行實時監(jiān)控，根據(jù)數(shù)據(jù)的變化做出及時的調(diào)整，確保中心控制主站的作用得到充分發(fā)揮，進一步提高控制、決策的效率。

3.3 智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式實際運用建議

在油田企業(yè)開展生產(chǎn)管理工作的過程中，智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用能夠達到遠(yuǎn)程監(jiān)控的管理效果。通過遠(yuǎn)程監(jiān)控的畫面分析，可對石油生產(chǎn)過程中的具體開采情況進行分析，并對設(shè)備在現(xiàn)場的運行效率進行分析，及時處理設(shè)備的安全隱患，保障設(shè)備安全運轉(zhuǎn)［6］。這種集中監(jiān)控模式的應(yīng)用能夠有效減少傳統(tǒng)生產(chǎn)管理中的人力成本投入。另外，可通用分組無線服務(wù)（General Packet Radio Service，GPRS）技術(shù)、傳感器設(shè)備的使用，對生產(chǎn)過程中的設(shè)備位置、作業(yè)環(huán)境進行檢測，有效地對不同機井中的電壓情況、油壓情況、溫度情況進行判斷，并做出合理的調(diào)整，確保油井安全生產(chǎn)。除此之外，在智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用中，可結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，自動化完成各種數(shù)據(jù)的搜集、分析工作，并生成表格、圖表，大大提高數(shù)據(jù)搜集分析工作的效率。自動化搜集過程更好地保證了數(shù)據(jù)的全面性、準(zhǔn)確性、實時性?？傊?，在石油生產(chǎn)的過程中，使用智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式不僅能夠保證石油生產(chǎn)中設(shè)備運行安全、技術(shù)優(yōu)化，還能有效發(fā)揮出監(jiān)控系統(tǒng)的作用，保障石油安全生產(chǎn)。

4 結(jié)語

在油氣田生產(chǎn)過程中，智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用是油田建設(shè)過程中數(shù)字化、智能化發(fā)展的有效探索，真正發(fā)揮出監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用價值，能夠促進石油生產(chǎn)工作不斷完善，實現(xiàn)石油生產(chǎn)智能化、自動化，進而促進石油生產(chǎn)工作高效、安全開展，最終實現(xiàn)數(shù)字油田建設(shè)工作順利進行。