數(shù)字化油田 - 力控數(shù)字化油田解決方案
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監(jiān)控組態(tài)軟件forcecontrol作為基礎的油井、氣井、聯(lián)合站、集輸?shù)扔吞镪P(guān)鍵生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集與集成平臺，力控企業(yè)實時數(shù)據(jù)庫pspace作為海量數(shù)據(jù)管理平臺起到集中數(shù)據(jù)處理的作用。信息中心針對數(shù)據(jù)管理平臺配備兩臺冗余的服務器，在內(nèi)網(wǎng)中運行，為確保網(wǎng)絡安全，專門配置一臺雙網(wǎng)卡服務器,一網(wǎng)口采集第三方軟件的數(shù)據(jù)，另一網(wǎng)口接入至vpn專網(wǎng)。力控forcecontrol組態(tài)軟件以opc方式采集第三方的數(shù)據(jù),將采集的數(shù)據(jù)一方面交由本地實時數(shù)據(jù)庫pspace處理，另一方面通過力控的netserver組件，供遠端力控實時數(shù)據(jù)庫pspace快速訪問數(shù)據(jù)。各分廠需要采集的數(shù)據(jù)經(jīng)力控分布式實時數(shù)據(jù)庫pspace進行數(shù)據(jù)匯總后，統(tǒng)一送到面向soa服務結(jié)構(gòu)的管理系統(tǒng)中。
廠級調(diào)度中心提供系統(tǒng)的全部功能，實現(xiàn)在調(diào)度中心通過計算機系統(tǒng)遠程監(jiān)控場站、天然氣輸配管網(wǎng)的運行情況。企業(yè)級實時數(shù)據(jù)庫pspace負責處理、存儲、管理從場站、輸配管網(wǎng)各遠程站點傳送來的實時數(shù)據(jù)，同時又為網(wǎng)絡中的其它服務器和工作站提供實時數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮處理后存放在歷史庫中，也可以通過 pspace寫入關(guān)系型數(shù)據(jù)庫oracle中。
2.3 力控在采油（氣）廠的解決方案
2.3 力控在采油（氣）廠的解決方案
（1） 井場控制站現(xiàn)有rtu負責采集井場的數(shù)據(jù)，如壓力，流量，溫度等等，通過gprs/電臺的方式往集氣站發(fā)送數(shù)據(jù)。
（2） 集氣站裝有pc機，安裝力控組態(tài)軟件，采集來自井場的數(shù)據(jù)，同時在集氣站設置rtu采集單元，將一些集氣站的信號進行采集并上發(fā)。
1、 數(shù)字化油田介紹
隨著一些油田逐步進入石油開采后期，如何提石油采收率、降低人力成本，已成為油田為迫切的需求。我國各大油田已將“數(shù)字化油田建設”和“兩次開發(fā)、三次采油和水注挖潛”等技術(shù)，作為當前發(fā)展的首要任務。
1.1 數(shù)字化油田概念
數(shù)字油田一般可以描述為：是以油田為研究對象，以計算機和速網(wǎng)絡為載體，以空間坐標信息為參考，將油田的生產(chǎn)和管理的多種數(shù)據(jù)進行度融合。在建立油田生產(chǎn)和管理流程各種優(yōu)化模型的基礎上，利用仿真和虛擬等技術(shù)對數(shù)據(jù)進行多維可視化表達，實現(xiàn)橫向上涵蓋整個油田地域，縱向上油田從地面到地下的多層次信息定位，提油田總體信息分析能力，以支持油田的勘探和開發(fā)等關(guān)鍵業(yè)務深入需要。從總體上輔助油田經(jīng)營管理的決策分析，進一步挖掘各個環(huán)節(jié)的潛在的價值，為油田企業(yè)可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造良好信息支撐環(huán)境。
數(shù)字化在信息化整體架構(gòu)上是生產(chǎn)的前端，以井、站、管線等基本單元的生產(chǎn)過程監(jiān)控為主，完成數(shù)據(jù)的采集、過程監(jiān)控、動態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題維持正常生產(chǎn)。與其他系統(tǒng)建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，以生產(chǎn)過程管理為主的信息系統(tǒng)，是油田信息系統(tǒng)功能的延伸和擴充。所有管理子系統(tǒng)的建設主要為監(jiān)管、分析、優(yōu)化、更新實際生產(chǎn)相關(guān)的各個環(huán)節(jié)工作，達到效智能化的企業(yè)化管理目標。油田數(shù)字化管理流程包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、井站監(jiān)控平臺、廠、作業(yè)區(qū)生產(chǎn)管理平臺，其框架圖如下：
1.2 油田數(shù)字化建設應用前景
目前油田采油區(qū)范圍大，油井地點分散，數(shù)量多，抽油機都在野外工作，數(shù)據(jù)的提取是依靠人工手抄，帶來的工作繁瑣，工作量大。而且數(shù)據(jù)不能得到很好的集中統(tǒng)一管理，對設備運行情況不能及時檢測、記錄和統(tǒng)計，巡視、維修檢修也相對困難，浪費大量的人力和物力。多數(shù)采油單位只能從保障設備能正常運行角度 對油井進行管理，沒有對油田能源的使用進行精益管理，利用率低。
數(shù)字油田是油田企業(yè)生產(chǎn)、科研、管理和決策的綜合基礎信息平臺。它將對油田信息化建設起著統(tǒng)領和導向的作用。數(shù)字油田已經(jīng)表現(xiàn)出廣闊的應用前景：
（1）數(shù)字油田建設可以大幅度提油田勘探開發(fā)研究和輔助決策水平，促進油田的可持續(xù)發(fā)展；
（2）數(shù)字油田建設可以優(yōu)化生產(chǎn)流程，大幅度提升油田生產(chǎn)運行質(zhì)量；
（3）數(shù)字油田建設可以促進油田改革的進一步深化，提油田經(jīng)營管理水平。
2、 數(shù)字化油田建設
2.1、項目的規(guī)劃
數(shù)字化油田項目采用面向soa的服務多層架構(gòu)，該系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)無縫集成，所有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)完全由力控自動化軟件平臺采用分布式構(gòu)架進行遠程匯總。以建設“油氣田生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)”為樞紐，建立面向油氣田生產(chǎn)、科研、管理、經(jīng)營的生產(chǎn)管理調(diào)度系統(tǒng)和信息資源共享平臺，做到油氣田生產(chǎn)管理指揮智能化、辦公自動化、管理信息化、信息資源網(wǎng)絡化、業(yè)務處理電子化以及決策科學信息化，實現(xiàn)油氣田生產(chǎn)管理的度協(xié)調(diào)統(tǒng)一，把油氣田建設成為現(xiàn)代化的數(shù)字油氣田。
油田采氣廠與輸油處scada系統(tǒng)，先將采氣廠與輸油處的數(shù)據(jù)由各個分廠采集至信息中心，為生產(chǎn)與調(diào)度提供原始數(shù)據(jù),在信息中心采用企業(yè)級的實時、歷史數(shù)據(jù)庫，匯集各采油（氣）廠的數(shù)據(jù)，同時與地理信息系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)無縫集成，將過眾多廠家的si在統(tǒng)一平臺上進行開發(fā)、實施和部署。將所有廠區(qū)工藝畫面都進行了整合發(fā)布，通過web瀏覽器即可訪問到某廠的某個站控系統(tǒng)具體運行情況。
2.2、力控在數(shù)字油田的整體設計方案
監(jiān)控組態(tài)軟件forcecontrol作為基礎的油井、氣井、聯(lián)合站、集輸?shù)扔吞镪P(guān)鍵生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集與集成平臺，力控企業(yè)實時數(shù)據(jù)庫pspace作為海量數(shù)據(jù)管理平臺起到集中數(shù)據(jù)處理的作用。信息中心針對數(shù)據(jù)管理平臺配備兩臺冗余的服務器，在內(nèi)網(wǎng)中運行，為確保網(wǎng)絡安全，專門配置一臺雙網(wǎng)卡服務器,一網(wǎng)口采集第三方軟件的數(shù)據(jù)，另一網(wǎng)口接入至vpn專網(wǎng)。力控forcecontrol組態(tài)軟件以opc方式采集第三方的數(shù)據(jù),將采集的數(shù)據(jù)一方面交由本地實時數(shù)據(jù)庫pspace處理，另一方面通過力控的netserver組件，供遠端力控實時數(shù)據(jù)庫pspace快速訪問數(shù)據(jù)。各分廠需要采集的數(shù)據(jù)經(jīng)力控分布式實時數(shù)據(jù)庫pspace進行數(shù)據(jù)匯總后，統(tǒng)一送到面向soa服務結(jié)構(gòu)的管理系統(tǒng)中。
廠級調(diào)度中心提供系統(tǒng)的全部功能，實現(xiàn)在調(diào)度中心通過計算機系統(tǒng)遠程監(jiān)控場站、天然氣輸配管網(wǎng)的運行情況。企業(yè)級實時數(shù)據(jù)庫pspace負責處理、存儲、管理從場站、輸配管網(wǎng)各遠程站點傳送來的實時數(shù)據(jù)，同時又為網(wǎng)絡中的其它服務器和工作站提供實時數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮處理后存放在歷史庫中，也可以通過 pspace寫入關(guān)系型數(shù)據(jù)庫oracle中。
（1） 井場控制站現(xiàn)有rtu負責采集井場的數(shù)據(jù)，如壓力，流量，溫度等等，通過gprs/電臺的方式往集氣站發(fā)送數(shù)據(jù)。
（2） 集氣站裝有pc機，安裝力控組態(tài)軟件，采集來自井場的數(shù)據(jù)，同時在集氣站設置rtu采集單元，將一些集氣站的信號進行采集并上發(fā)。
（3） 建造2-3座天然氣處理廠，通過光纖采集若干集氣站的數(shù)據(jù)，同時處理廠裝有dcs控制系統(tǒng)，采集本廠的數(shù)據(jù)。
（4） 通過在輸油管道關(guān)鍵部位、油氣區(qū)重點路段和井場、井站安裝視頻監(jiān)控、設置電子視頻跟蹤鎖定及傳聲警示等電子遙控系統(tǒng)，實現(xiàn)異常情況自動報警，監(jiān)控出入油區(qū)的車輛、人員。
（5） 在油氣廠調(diào)度中心，安裝具有很性能的實時數(shù)據(jù)庫pspace，通過光纖采集集氣站的數(shù)據(jù)和天然氣處理廠以及來自管網(wǎng)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)統(tǒng)一的管理。
2.4 調(diào)度中心數(shù)據(jù)平臺
在數(shù)字化油田建設中，力控企業(yè)級的實時歷史數(shù)據(jù)庫pspace為核心，匯集各采油（氣）廠的數(shù)據(jù)，將過20家的si在統(tǒng)一平臺上進行開發(fā)、實施和部署。將所有廠區(qū)工藝畫面都進行了適合于web發(fā)布的形式重新組態(tài)，可以很直觀的從電子地圖訪問到某廠的某個站控系統(tǒng)當前的運行情況。
企業(yè)級實時歷史數(shù)據(jù)庫pspace，可以滿足數(shù)字化油田的實時數(shù)據(jù)集成和海量的歷史數(shù)據(jù)存儲需求，其大百萬點的應用規(guī)模、30萬次/秒的數(shù)據(jù)點并發(fā)寫入速度、15萬點/秒的查詢速度、先進強大的壓縮算法達到40：1的數(shù)據(jù)壓縮比。數(shù)據(jù)庫服務器支持windows、unix、linux等操作系統(tǒng)，并且支持數(shù)據(jù)冗余備份，極大提了數(shù)據(jù)的安全性和數(shù)據(jù)處理效率。
力控企業(yè)級實時歷史數(shù)據(jù)庫是一個具有標準接口的、可二次開發(fā)的平臺。其能完成來自dcs、fcs、rtu、流量計算儀、流量計算機及其他各種具有或不具有標準通訊接口的控制系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)，并且實現(xiàn)采集、存儲、壓縮等功能，以及對實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的檢索、統(tǒng)計、分析、建模，并進行曲線、圖表顯示。可以實現(xiàn)流程性工業(yè)中典型的應用功能，如工藝流程圖展現(xiàn)、歷史曲線分析、歷史報警分析、報表管理等。同時，該數(shù)據(jù)庫能為其他管理軟件提供效的數(shù)據(jù)接口，也可以將整理后的數(shù)據(jù)通過pspace直接寫入關(guān)系數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與其他管理軟件的雙向通訊。
3、數(shù)字油田系統(tǒng)功能
3.1、生產(chǎn)監(jiān)控
采集自噴井、抽油機井、電潛泵井、螺桿泵井、注水井、配水間、注水站、油水集輸管網(wǎng)、增壓站、轉(zhuǎn)油站、集輸站、罐區(qū)等生產(chǎn)場所裝置的實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括壓力、溫度、流量、液位、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、功率、載荷、沖程、沖次等運行參數(shù)數(shù)據(jù)。并且包括油井的示功圖計量數(shù)據(jù)，將增壓站、注水井、接轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站等以力控油汽版本軟件制作好的工藝畫面文件拷貝至數(shù)字化平臺的工程文件夾中進行快速編譯，可達到快速組態(tài)的目的，做到管理平臺與站控的畫面度統(tǒng)一，實現(xiàn)生產(chǎn)實時、智能監(jiān)控 。
圖形化界面完成后即可由pspace web server進行頁面的發(fā)布，具有相關(guān)權(quán)限的操作人員可以通過ie瀏覽器實時查看、控制等。
3．2、視頻監(jiān)控
根據(jù)每個井場的井口數(shù)量的不同，設置不同套數(shù)的視頻監(jiān)控設備，以實現(xiàn)對整個井場的實時監(jiān)控。每套視頻監(jiān)控設備可以對多個固定位置的預制拍攝或取證拍攝，同時具備智能物體行為分析功能，實現(xiàn)對井場的周界報警、非法闖入等事件進行報警并進行廣播提示。實時提醒操作人員，操作人員可以根據(jù)報警的情況通過手動操作攝像機進行近距離，清晰取證錄像，同時也可以實現(xiàn)自動觸發(fā)遠程錄像功能。
智能分析視頻服務器占用單臺服務器，可實現(xiàn)安全防衛(wèi)功能，有人員進入井場時，在增壓點語音報警，自動變大井場畫面，自動拍照、存儲。增壓點（作業(yè)區(qū)）值班人員通過變焦操作，對進入井場人員進行識別。通過語音通道播放音頻警示文件（或通過麥克風遠程語音警示）。通過服務器軟件配置使之進行web發(fā)布，可以通過b/s模式進行畫面切換。
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