油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)解決方案

1、 油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)平臺方案一、方案概述在互聯(lián)網(wǎng)不斷深化應用的今天，物聯(lián)網(wǎng)技術隨著智能感知芯片、移動嵌入式系統(tǒng)、云計算等理念和技術的研究和發(fā)展日趨成熟。油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺是亞控基于物聯(lián)網(wǎng)技術助力采油自動化、智能化的產(chǎn)品。整個平臺基于物聯(lián)網(wǎng)傳感器、變送器技術，實現(xiàn)采油井工作狀態(tài)的自動化監(jiān)視和數(shù)據(jù)采集；基于GPRS、WiFi等遠程傳輸技術，實現(xiàn)對分布在廣闊地域上的采油生產(chǎn)工藝流程中的工作數(shù)據(jù)的集成；基于工業(yè)實時數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時管理與歷史存儲；基于功圖、宏觀信息圖等技術完成產(chǎn)油預測、統(tǒng)計，實現(xiàn)挖潛增產(chǎn)計劃安排；最終基于組態(tài)技術將生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)以流程、圖表、聲光報警、Web頁面等形式可視化呈

2、現(xiàn)，輔助采油廠進行生產(chǎn)經(jīng)營調度管理以及決策分析。整套平臺采用SOA技術開發(fā)，重點實現(xiàn)井組，管線，站（庫）等基本生產(chǎn)單元的管控一體化。達到高效管理，節(jié)能增產(chǎn)的目的。二、 方案亮點2.1功圖數(shù)據(jù)庫功圖數(shù)據(jù)經(jīng)過采集按每個整體功圖存儲在亞控的功圖數(shù)據(jù)庫中，通過功圖組件的服務程序做壓縮以及解析，在分析系統(tǒng)中作診斷及計產(chǎn)，然后把結果返回到數(shù)據(jù)庫中，供上位組態(tài)應用展示。l 功圖展示1、以“功圖”形式展示抽油機最新功圖數(shù)據(jù)， 2、疊加展示抽油機多幅歷史功圖l 功圖識別示功圖是作為反映有桿泵抽油機的工作狀態(tài)最直觀有效的分析手段。通過示功圖，能夠及時發(fā)現(xiàn)抽油機砂卡、脫桿、凡爾漏失等工作狀態(tài)的變化和供液不足、氣體影

3、響等油藏的動態(tài)變化，不但有助于及時發(fā)現(xiàn)、排除抽油機工作故障。亞控功圖的識別分析可以進行快速的實時工況分析、歷史工況分析，并對分析結果進行分級報警。2.2視頻SCADA聯(lián)動-全方位視頻安全感知系統(tǒng)視頻信息通過標準OCX方式在SCADA系統(tǒng)中做整合，通過控件開放操作與事件的接口， SCADA系統(tǒng)通過接口與視頻信息實現(xiàn)聯(lián)動。SCADA系統(tǒng)與視頻智能識別技術相結合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)動，形成了更加安全的防范系統(tǒng)。對需要進行監(jiān)控的井場、站（廠）和建筑物內（外）的主要公共活動場所及通道、重要部位和區(qū)域等進行有效的視頻監(jiān)視，并結合先進的視頻模式識別算法，達到一個完美監(jiān)視控制的程度。油田的智能視頻識別主要如下：對需要

4、進行監(jiān)控的油井、水源井、增壓泵站、注汽站和建筑物內（外）的主要公共活動場所及通道、重要部位和區(qū)域等進行有效的視頻監(jiān)視，并結合先進的視頻模式識別算法，達到一個完美監(jiān)視控制的程度?，F(xiàn)場傳感視頻系統(tǒng)與遠程SCADA管理系統(tǒng)相互配合，將井場視頻圖像與生產(chǎn)數(shù)據(jù)動態(tài)監(jiān)測融為一體，實現(xiàn)監(jiān)控室進行遠程電子巡井、場站生產(chǎn)單元過程可視化控制及管理，從而達到安全生產(chǎn)、無人值守的目的。l 井場視頻識別與SCADA聯(lián)動監(jiān)控l 站視頻識別與SCADA聯(lián)動監(jiān)控2.3生產(chǎn)故障預警（智能語音報警）生產(chǎn)故障預警是油氣生產(chǎn)過程中至關重要的一部分，也是油田監(jiān)控系統(tǒng)中重要組成部分；當現(xiàn)場的數(shù)據(jù)超出正常范圍時，系統(tǒng)應以報警的方式將其通知

5、相關工作人員，工作人員接收到報警信息后會對報警做出相應的處理；同時本系統(tǒng)提供基于歷史數(shù)據(jù)的分析報警。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)的變化趨勢提前預警。達到提高油田生產(chǎn)故障預警的及時性和對故障處理的準確性。此外系統(tǒng)提供了強大的報警操作功能：報警存儲功能、報警打印功能、報警顯示功能、報警轉發(fā)功能等等，為了方便用戶實現(xiàn)對報警事件的查詢、記錄和打印等操作。2.4報表自動生成數(shù)據(jù)報表是生產(chǎn)過程中至關重要的一個部分，通過數(shù)據(jù)報表，可以清晰、直觀、有效的了解與掌握各生產(chǎn)單元的生產(chǎn)情況，有助于職能單位對當前的油氣生產(chǎn)情況進行宏觀的把握和全局的統(tǒng)籌。目前許多單位，尤其是井場等生產(chǎn)單元仍采用人工巡表、手工抄表、人力送表的數(shù)據(jù)上報機

6、制。自動報表的生成，極大改善了操作人員到現(xiàn)場看表、抄表的現(xiàn)狀，很大程度的解放了勞動力。通過油田管控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)自動采集功能，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時采集與監(jiān)測、報表的自動生成與上報。以便操作人員投入更多精力在提高生產(chǎn)效率方面。同時自動報表系統(tǒng)支持數(shù)據(jù)的存儲、實時與歷史數(shù)據(jù)查詢以及數(shù)據(jù)趨勢曲線與比對功能，與紙質的報表相比，更能準確、快捷的體現(xiàn)生產(chǎn)情況。2.5設備管理在線運維在信息化生產(chǎn)管控系統(tǒng)中，系統(tǒng)自身的健康度是基礎。采集終端變送器、傳感器不準時將對生產(chǎn)管理造成未知破壞。而變送器、傳感器都是需要進行周期性的校驗及更換電池的。一口抽油井一般配有5個傳感器，一個采油廠一般有20004000左右口井。以一個具

7、備2000口井的采油廠進行計算，傳感器、變送器的數(shù)量將為10000左右，巡井的工作量十分龐大。在本平臺可實現(xiàn)變送器、傳感器異?；螂娏坎蛔銜r自動向系統(tǒng)上報的功能。系統(tǒng)可快速定位到具體的站點、設備，無需再進行拉網(wǎng)式的檢修排查。這點對于生產(chǎn)設備管理維護意義重大。統(tǒng)一的KingExchange數(shù)據(jù)采集平臺針對設備管理，可以實現(xiàn)任意地理位置的設備進行生產(chǎn)信息的詳細查詢三、系統(tǒng)架構處在前端的采集與控制子系統(tǒng)，主要通過自動化儀表、傳感器、功率模塊、RTU、DCS等設備，自動采集、存儲、處理油井、水源井、增壓泵站、注汽站等生產(chǎn)單元的生產(chǎn)數(shù)據(jù)；通過攝像頭、有害氣體監(jiān)測裝置等，自動采集生產(chǎn)現(xiàn)場的視頻信息和環(huán)境信息

8、；通過ESD、控制閥等自動化控制設備，對生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動化控制；同時監(jiān)控儀表、傳感器、控制閥等物聯(lián)設備的工作狀態(tài)、空間位置、入網(wǎng)標識等信息。這些數(shù)據(jù)和信息通過數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)傳輸?shù)缴a(chǎn)管理子系統(tǒng)進行統(tǒng)一收集、匯總、綜合處理和分析，并提供生產(chǎn)實時監(jiān)控、遠程啟停、遠程計量、工況分析、預測優(yōu)化、設備管理等功能。后方的局、廠指揮中心和各類用戶根據(jù)相應的管理權限通過應用服務器和實時數(shù)據(jù)庫進行集中管控與瀏覽。 作業(yè)區(qū)的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)是整個監(jiān)控中心的關鍵，以作業(yè)區(qū)為單位的現(xiàn)場全部數(shù)據(jù)整合，整體功能的實現(xiàn)都需要在該層完成。在這部分為了實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)控、對設備的運維管理，在常規(guī)的SCADA數(shù)據(jù)匯集結構上并行的加

9、入了采用King Graphic + King Historian + King ExChange為核心構成的在線運維管理系統(tǒng)，可配合使用專門的分析計算軟件：King Calculation，King Model，King Alarm & Event。設備運維系統(tǒng)能夠自動響應生產(chǎn)設備的變化：如設備更換、新設備加入、舊設備刪除等；自動的適應設備變化后的數(shù)據(jù)采集，不需要中斷當前平臺運行狀態(tài)?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)同時被送到常規(guī)SCADA系統(tǒng)及運維管理系統(tǒng)中，協(xié)同完成系統(tǒng)功能。1.1 系統(tǒng)組成油田監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集與控制子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)、智能應用分析子系統(tǒng)組成。1.1.1 數(shù)據(jù)采集與

10、控制子系統(tǒng)該子系統(tǒng)包括單井、水源井數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和增壓泵站、注汽站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。通過在井場和站庫布設傳感器、變送器、自動化儀表、視頻攝像頭等裝置，實現(xiàn)對油井壓力、油井溫度、載荷位移、注汽等參數(shù)，水源井生產(chǎn)相關參數(shù)，增壓泵站壓力、流量、液位等參數(shù)，以及注汽站相關生產(chǎn)數(shù)據(jù)和各生產(chǎn)單元視頻信號數(shù)據(jù)的實時采集與控制。1.1.1.1 井場數(shù)據(jù)采集近年來, 隨著計算機和儀表技術的飛速發(fā)展, 控制系統(tǒng)硬件、現(xiàn)場儀表的可靠性和性能價格比均大幅度提高,將油氣生產(chǎn)自動化數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控信息集中起來，通過有線和無線通信網(wǎng)絡與區(qū)域監(jiān)控中心現(xiàn)有的計算機網(wǎng)絡相連接，實現(xiàn)對生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動采集、工況分析、故障預警和報警、關鍵過程連

11、鎖控制、工藝流程可視化展示、生產(chǎn)現(xiàn)場的實時監(jiān)控、生產(chǎn)過程實時智能決策等功能。達到了提高勞動效率、保障安全生產(chǎn)和對整個生產(chǎn)過程進行自動化管理的目的。硬件主要結構包括：井口儀表（示功儀、壓力變送器、溫度變送器、電量采集模塊等）、數(shù)據(jù)采集控制單元RTU（I/O模塊、通訊模塊、數(shù)據(jù)接口模塊等）、網(wǎng)絡智能紅外攝像機、投射燈、室外防水音柱、工業(yè)拾音器、工業(yè)交換機、通訊網(wǎng)絡設備、工業(yè)控制計算機（工程師、操作員站、調度員）、數(shù)據(jù)服務器等；井場硬件配置方案一般采用井口有線儀表或無線儀表+數(shù)據(jù)采集控制單元RTU +井場視頻監(jiān)控硬件+工業(yè)控制計算機監(jiān)控室+數(shù)據(jù)處理中心服務器；配套建設視頻識別分析監(jiān)控系統(tǒng)，防止異常停

12、井和偷油盜電等事件的發(fā)生,實現(xiàn)移動偵測、圖像報警、聲光提示、近景判識、抓拍照片等功能。井場視頻監(jiān)控硬件配置方案一般采用普通攝像機+工業(yè)嵌入計算機+工業(yè)交換機+無線數(shù)字網(wǎng)橋或TD-LTE4G終端+400W投射燈+室外音柱+工業(yè)拾音器+RTU機柜+防雷器+監(jiān)控桿+工業(yè)控制計算機監(jiān)控室+流媒體服務器；1.1.1.2 井場數(shù)據(jù)控制井場數(shù)字化建設不僅要實現(xiàn)相關生產(chǎn)參數(shù)的自動采集，還要實現(xiàn)相應的控制功能，控制一般包含兩個部分，一部分是遠程的啟停，一部分是遠程調參。包括：油井的遠程啟停，遠程調節(jié)沖程、沖次、上下行速度，水源井: 壓力信號聯(lián)鎖控制泵出口電動調節(jié)蝶閥，以及井場的遠程視頻調控和警告音頻控制。1.1

13、.1.3 站庫數(shù)據(jù)采集增壓泵站、注汽站等站庫是油田開發(fā)處理的關鍵環(huán)節(jié)。隨著油田的不斷發(fā)展, 油、氣、水的處理和集輸工藝越來越復雜,使得事故發(fā)生幾率和危害程度大大增加。油田公司和各采油廠需要創(chuàng)新生產(chǎn)運行與管理模式，將現(xiàn)場實時監(jiān)控、生產(chǎn)過程自動化及計算機分析決策聯(lián)為一體，利用數(shù)字控制、計算機網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)共享技術，搭建集成統(tǒng)一的油氣生產(chǎn)管控一體化平臺，推進油田生產(chǎn)自動化管理水平。場站數(shù)據(jù)監(jiān)控主要采用油田監(jiān)控系統(tǒng)，實時采集現(xiàn)場數(shù)據(jù), 對各操作崗現(xiàn)場進行本地或遠程的自動控制, 對工藝流程進行全面、實時的監(jiān)視,為生產(chǎn)、調度和管理提供必要的數(shù)據(jù)。硬件主要結構包括：檢測儀表、回路顯示儀表、調節(jié)儀表、執(zhí)行器、主控

14、制器DCS、PLC（CPU模塊、I/O模塊、通訊模塊、數(shù)據(jù)接口模塊）、通信控制器、遠程控制單元RTU、工業(yè)交換機、網(wǎng)絡智能紅外攝像機、投射燈、室外防水音柱、工業(yè)拾音器、工業(yè)交換機、工業(yè)控制計算機（工程師、操作員站）、打印機、顯示屏、數(shù)據(jù)服務器、機柜及系統(tǒng)中心控制站等。增壓站系統(tǒng)硬件配置方案一般采用變送器+遠程控制單元RTU+工業(yè)控制計算機站控（組態(tài)）系統(tǒng)；注汽站系統(tǒng)硬件配置方案一般采用： I/O設備+控制器（PLC、PAC）+以太網(wǎng)絡設備+工業(yè)控制計算計站控（工程師/操作員站、組態(tài)）系統(tǒng)+服務器；或變送器+遠程控制單元RTU+通訊控制器+以太網(wǎng)絡設備+工業(yè)控制計算機站控（工程師/操作員站、組態(tài)

15、）系統(tǒng)；注汽站數(shù)據(jù)監(jiān)控建設方案需要結合生產(chǎn)工藝，合理確定生產(chǎn)流程的監(jiān)控點，實現(xiàn)優(yōu)化生產(chǎn)運行，一般在站內設置站控系統(tǒng)，完成站內工藝系統(tǒng)主要生產(chǎn)運行參數(shù)的集中監(jiān)控，并完成站內重點部位的音視頻數(shù)據(jù)監(jiān)控。此項目在注汽站有DSC系統(tǒng)和RTU以及視頻監(jiān)控點，需要向區(qū)域監(jiān)控中心的生產(chǎn)管理系統(tǒng)傳送注汽車站的重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)。1.1.1.4 站庫數(shù)據(jù)控制場站數(shù)字化建設不僅要實現(xiàn)相關生產(chǎn)參數(shù)的自動采集，還要實現(xiàn)相應的控制功能，控制一般包含兩個部分，一部分是遠程的啟停，一部分是遠程調參。l 增壓泵站的控制緩沖罐的控制：罐下限液位聯(lián)鎖停泵、罐位上限液位聯(lián)鎖啟泵、 緩沖罐液位與增壓泵變頻柜聯(lián)鎖，根據(jù)液位自動調節(jié)泵

16、的轉速。泵的控制：遠程啟停泵；泵進、出口閥門的遠程控制及自動倒泵l 注汽站的控制集中水處理設置RTU實時上傳溫度、壓力、流量、液位等數(shù)據(jù)，區(qū)域監(jiān)控中心沒有控制。燃煤注汽鍋爐設置有DCS系統(tǒng)形成站控系統(tǒng)的閉環(huán)控制。在區(qū)域監(jiān)控中心不設置相應的控制功能。視頻云臺控制：在集中水處理站、燃煤注汽鍋爐房分別設置工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)。在站區(qū)設置攝像機20臺，視頻信號進所在站區(qū)的工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)。主要視頻信號通過通信信道上傳至監(jiān)控中心。區(qū)域監(jiān)控中心可以通過云臺對視頻進行控制。1.1.2 數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)以滿足油田監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)高速、安全、有效傳輸需求為主。通過建設有線和無線網(wǎng)絡，將采集與控制子系統(tǒng)實時采

17、集的各項生產(chǎn)數(shù)據(jù)、視頻圖像以及相關的控制信息，傳輸?shù)骄C合智能應用子系統(tǒng)中，使管理人員可以在區(qū)域監(jiān)控中心進行集中管控。數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)體系架構設計將充分結合油田基礎網(wǎng)絡建設的實際情況，按照對油田監(jiān)控系統(tǒng)的統(tǒng)一要求，建立一個高速、有效、安全的數(shù)據(jù)傳輸平臺。數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)有四種架構方案，分別為：全有線組網(wǎng)、有線+無線專網(wǎng)、有線+無線公網(wǎng)、有線+無線異構網(wǎng)。為了實現(xiàn)油田監(jiān)控系統(tǒng)中生產(chǎn)數(shù)據(jù)、視頻圖像、控制信息等內容的高效、穩(wěn)定、安全的傳輸，需進一步完善春風油田排601-20區(qū)塊的有線光纖網(wǎng)絡，并快速搭建無縫覆蓋油井、水源井的無線通信網(wǎng)絡。有線光纜網(wǎng)絡建設應重點做好以下幾方面工作：一是采用先進網(wǎng)絡技術，優(yōu)化

18、現(xiàn)有網(wǎng)絡結構，搭建連接至增壓泵站、注汽站等生產(chǎn)場所的專用光纖網(wǎng)絡，并進行環(huán)網(wǎng)建設，提高網(wǎng)絡自身安全保護；二是對原有光纖未到達的生產(chǎn)單元進行光纖延伸；三是進一步提高有線網(wǎng)絡的傳輸帶寬，滿足油田監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰o線通信網(wǎng)絡建設應充分結合各春風油田油井和水源井的分布情況和數(shù)據(jù)傳輸需求，充分考慮各種技術在覆蓋能力、傳輸帶寬、組網(wǎng)能力、安全性、可維護管理能力以及工程實施難度等方面的特點，合理選用最適合的技術，搭建春風油田專用無線異構網(wǎng)絡。在技術選擇上，采用技術種類不宜過多，無線網(wǎng)絡組網(wǎng)架構應盡可能簡單，便于日后網(wǎng)絡的運行管理和維護。1.1.2.1 方案一：全有線組網(wǎng)在春風油田排601-20區(qū)塊現(xiàn)

19、有有線網(wǎng)絡的基礎上進行擴展，完成所有單井、水源井、增壓泵站、注汽站的有線網(wǎng)絡部署；從而實現(xiàn)油氣田所有井、站采集數(shù)據(jù)和控制信息的傳輸。有線網(wǎng)絡主要采用光纖接入方式，它擁有容量大、傳輸頻帶寬、信號損耗低、抗干擾能力強等優(yōu)點。目前國內部分油氣田的計量間、中轉站、處理站、注入站等站庫均實現(xiàn)了光纖接入。全有線網(wǎng)絡架構（拓撲）如下圖所示：1.1.2.2 方案二：有線無線組網(wǎng)在春風油田排601-20區(qū)塊現(xiàn)有有線網(wǎng)絡的基礎上進行擴展，完成增壓泵站、注汽站等站庫的有線網(wǎng)絡部署；而單井和邊遠站庫通過建設企業(yè)專有無線網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。無線專網(wǎng)采用油田統(tǒng)一標準、統(tǒng)一技術架構，充分保障傳輸數(shù)據(jù)的實時性、安全性和穩(wěn)定性，

20、為油田監(jiān)控系統(tǒng)提供堅實的傳輸平臺。無線專網(wǎng)傳輸最大的優(yōu)勢是具有較高的安全等級，除了授權接入專用網(wǎng)絡的單位、終端設備等，其他任何人和單位都不能進入該網(wǎng)絡。缺點是建設成本較高，需要自建基站等相關基礎設施。有線+無線專網(wǎng)拓撲如下圖所示：根據(jù)每種組網(wǎng)方案的投資成本、部署周期、擴展能力、實施難度、現(xiàn)有資源利用率以及所選無線傳輸網(wǎng)絡的實時性、安全性、穩(wěn)定性等多方面綜合考慮對各種組網(wǎng)方案進行比較，數(shù)據(jù)傳輸組網(wǎng)方案比較如下表所示：比較項目全有線組網(wǎng)有線無線組網(wǎng)投資成本對于光纖已經(jīng)鋪設到井場附近，井口至附近光纖距離較短，單井數(shù)量較為集中，整體投資適中。需要重新進行網(wǎng)絡規(guī)劃，建立專網(wǎng)基站等基礎實施，投資較高。部署

21、周期受天氣、地形等多種因素影響實施周期較長。網(wǎng)絡規(guī)劃復雜，基礎設施建設慢，整體部署周期較長。擴展能力新增需求只能重新敷設光纜或利用剩余光纖，擴展能力差。專網(wǎng)屬于企業(yè)設施，對于新增業(yè)務、設施整合迅速，具有很好的擴展能力。實施難度受天氣、地形、人員數(shù)量等多種因素限制，實施難度很大。需要對整體網(wǎng)絡進行規(guī)劃，部分地區(qū)需要自建傳輸鐵塔等基礎實施，實施難度較大。現(xiàn)有資源利用率利用率低利用率低穩(wěn)定性高中安全性高中基于春風油田排601-20區(qū)塊現(xiàn)有有線網(wǎng)絡網(wǎng)絡建設，油田監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)采用全有線組網(wǎng)投資成本適中，但擴展能力差；而無線傳輸網(wǎng)絡建設需要重新進行網(wǎng)絡規(guī)劃，建立專網(wǎng)基站等基礎實施，投資較高，且穩(wěn)

22、定性和安全性不高。因此需要根據(jù)油田的分布情況，綜合考慮投資成本，擴展能力等，選擇現(xiàn)有資源利用率高、穩(wěn)定性好、安全性高的組網(wǎng)方案，以適應各油氣田不同的需求。1.1.3 數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)1.1.3.1 油田生產(chǎn)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)分類1、結構化數(shù)據(jù)采油廠結構化數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)性質一般可分為兩種：過程數(shù)據(jù)油田生產(chǎn)單元采集的時序數(shù)據(jù)，如：抽油機狀態(tài)數(shù)據(jù)：電機轉速、油溫度，回壓、套壓等。這些數(shù)據(jù)要求的采集頻率高，一般為秒級，數(shù)據(jù)量大，同時時效性強，一旦某個數(shù)據(jù)沒有明確的時間概念，這個數(shù)據(jù)是沒有任何意義的。最后這些數(shù)據(jù)孤立的存在同樣意義不大，只有周期、長期的統(tǒng)計分析得出的結果才能夠反映采油廠的面貌。關系數(shù)據(jù)如：報警，報警

23、確認等信息，這些信息一般數(shù)量不多，但是重要性卻絲毫不小，任何報警信息的遺漏都會給整個系統(tǒng)留下無窮的隱患。因此，這一類數(shù)據(jù)的記錄要求務必詳盡，相關的內容多，數(shù)據(jù)記錄的字段復雜，不是簡單的值和時間所能夠記錄清楚地，必須通過關系的方式才能夠完整的表達。2、功圖數(shù)據(jù)示功圖是作為反映有桿泵抽油機的工作狀態(tài)最直觀有效的分析手段。通過示功圖，能夠及時發(fā)現(xiàn)抽油機砂卡、脫桿、凡爾漏失等工作狀態(tài)的變化和供液不足、氣體影響等油藏的動態(tài)變化，不但有助于及時發(fā)現(xiàn)、排除抽油機工作故障，同時通過歷史功圖變化和功圖換算單井產(chǎn)液量的變化，為油田生產(chǎn)管理，尤其是穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)提供動態(tài)油藏數(shù)據(jù)。同時，單井計量的開展，將極大的優(yōu)化采油生產(chǎn)

24、的地面集輸流程，優(yōu)化地面管線不但能夠降低工人巡視管線的工作量，更主要的是節(jié)約地面管線造成的跑冒漏損失和管線成本。那么對功圖數(shù)據(jù)的存儲是油田生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)存儲的核心。亞控科技提供專用的功圖存儲數(shù)據(jù)庫。將一臺采油機的一副示功圖作為一個批次的數(shù)據(jù)，批次數(shù)據(jù)，能夠與電流、電功率等數(shù)據(jù)組成一個結構，有利于采油井的綜合分析；3.非機構化數(shù)據(jù)存儲油田的視頻和音頻數(shù)據(jù)等。相對于結構化數(shù)據(jù)（即行數(shù)據(jù)，存儲在數(shù)據(jù)庫里，可以用二維表結構來邏輯表達實現(xiàn)的數(shù)據(jù)）而言，不方便用數(shù)據(jù)庫二維邏輯表來表現(xiàn)的數(shù)據(jù)即稱為非結構化數(shù)據(jù)，包括所有格式的辦公文檔、文本、圖片、XML、HTML、各類報表、圖像和音頻/視頻信息等等。非結構化數(shù)

25、據(jù)庫是指其字段長度可變，并且每個字段的記錄又可以由可重復或不可重復的子字段構成的數(shù)據(jù)庫，用它不僅可以處理結構化數(shù)據(jù)（如數(shù)字、符號等信息）而且更適合處理非結構化數(shù)據(jù)（全文文本、圖象、聲音、影視、超媒體等信息）。1.1.3.2 工業(yè)實時歷史數(shù)據(jù)庫工業(yè)實時歷史數(shù)據(jù)庫主要存儲油田生產(chǎn)單元采集的過程時序數(shù)據(jù)。工業(yè)實時歷史數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)對油氣生產(chǎn)海量數(shù)據(jù)，以及分析、控制、管理數(shù)據(jù)的存儲，查詢；實時數(shù)據(jù)庫具有存儲容量大，存儲速度快，查詢速度快，支持多種調用接口等特性；以滿足春風油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控的實時性、準確性、高效性的需求。為了保證整個數(shù)據(jù)系統(tǒng)的高可靠性和高可用性，實時數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)應具有鏡像冗余功能，保證存儲、

26、分析數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡展示用的數(shù)據(jù)分開，即使網(wǎng)絡上使用的數(shù)據(jù)遭到破壞，只是鏡像系統(tǒng)中數(shù)據(jù)受損，只要更新鏡像就可以恢復數(shù)據(jù)。實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要為上層應用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，這就要求實時數(shù)據(jù)庫能夠提供多種數(shù)據(jù)訪問接口和數(shù)據(jù)轉發(fā)接口。以下為實時數(shù)據(jù)庫容量選擇依據(jù)：實時數(shù)據(jù)庫存儲量=數(shù)據(jù)點數(shù)/一個模型所需點數(shù)*K，其中K為實時數(shù)據(jù)庫所規(guī)定數(shù)據(jù)模型占用的字節(jié)數(shù)。假設一個廠按18萬數(shù)據(jù)點計算，實時數(shù)據(jù)庫的存儲量計算大概如下表：實時數(shù)據(jù)庫存儲量計算采集周期5秒15秒30秒一次接收量1080K1080K1080K1小時接收量0.76G256m128m1天接收量18.4G6.13G3.06G1周存儲量128.8G42.9

27、G21.4G1月存儲量3.83T184G92G從上表可以看出，實時數(shù)據(jù)庫一個周期如果存儲1.8萬條數(shù)據(jù)，存儲量就需要1.06M左右，按采集周期5秒計算，一天的存儲量為18.4G，一周就達到128.8G。可以采用放大存儲周期，保留最近2周的數(shù)據(jù)等存儲策略減少存儲量或采用分區(qū)表、表字段數(shù)據(jù)類型選擇、表索引等技術手段來解決大存儲量問題。所以選擇實時數(shù)據(jù)庫的時候，需要選擇存儲壓縮比高，存儲和查詢數(shù)據(jù)速度快的數(shù)據(jù)庫；1.1.3.3 功圖數(shù)據(jù)庫油田生產(chǎn)的數(shù)據(jù)存儲核心即是功圖數(shù)據(jù)的存儲。l 功圖的整存整?。和ǔ５墓D數(shù)據(jù)為抽油機一個沖程的載荷與位移數(shù)據(jù)，根據(jù)示功儀硬件不同，一個沖程所測量的數(shù)據(jù)量不同，一般一

28、沖程會測量200至300個數(shù)據(jù)點，組成一個功圖數(shù)據(jù)。即一個功圖數(shù)據(jù)有200至300個（載荷，位移）數(shù)據(jù)對，每個載荷、位移都是實型數(shù)據(jù)。通常示功圖數(shù)據(jù)以采油井分別歸類，保存到在關系數(shù)據(jù)庫中，一幅示功圖的數(shù)據(jù)保存在一個字段中，字段類型為長二進制數(shù)據(jù)；如果遇到一個功圖數(shù)據(jù)的點數(shù)比較多的情況，1024個字節(jié)就有可能保存不了，比如超過256對數(shù)據(jù)就保存不了了，同時由于由于關系庫無法對數(shù)據(jù)進行壓縮，所以關系數(shù)據(jù)庫對功圖數(shù)據(jù)的存儲很難滿足油田的需求。而亞控科技是按照采油井分類，再按時間順序把載荷和位移存儲在專有的功圖數(shù)據(jù)庫中，載荷、沖程各對應一個功圖數(shù)據(jù)庫的變量，再結合數(shù)據(jù)庫的壓縮算法，能夠保存長期功圖數(shù)據(jù)

29、。使用時會自動解析為多個數(shù)據(jù)對。針對非常高數(shù)據(jù)采集密度的需求，數(shù)據(jù)采集方案可使實際到達數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)得到降低。同時對于如此龐大的數(shù)據(jù)，最終進行歸檔時，適當?shù)臄?shù)據(jù)壓縮也是必要的。功圖數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)存儲時同樣提供死區(qū)壓縮、旋轉門壓縮、改進的死區(qū)壓縮等多種壓縮算法，在保證數(shù)據(jù)壓縮前后趨勢不變的前提下使得所消耗的磁盤空間下降。l 功圖數(shù)據(jù)壓縮生產(chǎn)數(shù)據(jù)都是時序數(shù)據(jù)，使用一般的關系庫進行處理既浪費空間又效率低下。采用亞控科技的工業(yè)實時數(shù)據(jù)庫對功圖數(shù)據(jù)進行存儲，可將數(shù)據(jù)壓縮到原始數(shù)據(jù)大小的20%。采用工業(yè)實時數(shù)據(jù)庫存儲功圖，數(shù)據(jù)存取速度極快，即使是從10年的海量數(shù)據(jù)庫中讀取大規(guī)模的功圖信息，查詢反應時間均小于2秒

30、。1、功圖數(shù)據(jù)的存儲和查詢性能快3倍一般功圖數(shù)據(jù)是：位移+載荷，位移+電流；傳統(tǒng)的做法： 三個變量存三次，查三次改進的做法： 三個變量存一次，查一次；2、功圖數(shù)據(jù)的存儲節(jié)省4倍空間；功圖壓縮：亞控針對示功圖研發(fā)的專業(yè)算法，壓縮掉80%；以某油田要求10分鐘上傳功圖數(shù)據(jù)為例：1、每個功圖數(shù)據(jù)150對數(shù)據(jù)點，大小為4k；2、按中國油井23萬口井計算；改進前后數(shù)據(jù)存儲空間大小：依上所述，查詢快3倍，存儲壓縮掉4倍的數(shù)據(jù)，實際查詢可比改進前快10倍！3、查詢任意一天某功圖數(shù)據(jù)耗時1秒；數(shù)據(jù)緩存技術：從底層設備、數(shù)據(jù)采集平臺到數(shù)據(jù)庫端充分利用數(shù)據(jù)緩存技術，確保數(shù)據(jù)完整準確傳輸，在磁盤對緩存數(shù)據(jù)按序存放；

31、查詢任意一天某功圖數(shù)據(jù)耗時1秒；四、系統(tǒng)功能油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)具有油氣生產(chǎn)動態(tài)實時監(jiān)控、生產(chǎn)實時工況診斷、遠程自動計量、單井遠程啟停、生產(chǎn)指揮調度、生產(chǎn)集中告警、生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測、工藝流程智能優(yōu)化、生產(chǎn)設備管理、移動辦公等應用功能。4.1基本功能系統(tǒng)基本功能包括流程運行監(jiān)視、事故和報警處理、報表生成、趨勢曲線分析等。實現(xiàn)油井生產(chǎn)實時監(jiān)測、工況分析、設備管理、生產(chǎn)動態(tài)分析等功能；實現(xiàn)對水源井和泵房的檢測控制；實現(xiàn)增壓泵站內工藝參數(shù)、設備等進行監(jiān)控；同時通過設置可燃氣體報警系統(tǒng)，以監(jiān)測站內可燃氣體濃度；實現(xiàn)聯(lián)合站和注入站生產(chǎn)數(shù)據(jù)和視頻信號實時監(jiān)測。同時配套自動化控制設備和裝置，完成站庫流程優(yōu)化；配

32、套井場供電系統(tǒng)、緊急截斷閥、啟停裝置、防爆器、自動投球收球裝置、自動化驗等設施，實現(xiàn)單井遠程啟?？刂?、水源井電動調節(jié)蝶閥、井場和站庫的遠程視頻調控。u 油井控制可實現(xiàn)單井油、套壓、載荷、電流的超限報警，能夠完成抽油機井遠程啟?？刂?，單井功率核算等功能。u 實現(xiàn)對水源井和泵房的檢測控制，并通過通信信道將監(jiān)控信號上傳監(jiān)控中心。u 實現(xiàn)對增壓泵站內的工藝參數(shù)、設備等進行測控。同時站內設置可燃氣體報警系統(tǒng)，用以檢測站內的可燃氣體濃度。數(shù)據(jù)通過通信信道上傳至監(jiān)控中心。u 實現(xiàn)注入站和聯(lián)合站主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)和視頻信號自動采集，通過通信信道上傳至監(jiān)控中心。4.2集成其他專家系統(tǒng)的能力（可以擴展各種模塊，插件）在

33、智能應用分析子系統(tǒng)方面，監(jiān)控平臺提供1+X的解決方案，1為通用的系統(tǒng)平臺（及SCADA的基本功能），X為針對油氣生產(chǎn)行業(yè)的專業(yè)功能組件，功能組件以標準模塊化的方式提供。比如功圖組件（實現(xiàn)功圖自動診斷及自動計量功能）、視頻OCX控件（實現(xiàn)視頻與SCADA聯(lián)動）、智能語音報警控件（實現(xiàn)自動語音通知，報警）等。1233.13.23.33.3.13.3.23.3.33.3.43.3.4.13.3.4.24.3開放的數(shù)據(jù)源接口數(shù)據(jù)庫存儲海量的過程數(shù)據(jù)，然而這些數(shù)據(jù)是無法直接成為有價值的信息，也不能成為油田決策的有效依據(jù)，因此需要智能應用分析系統(tǒng)在提供分析和展示能力的同時，能支持來自不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，如實

34、時數(shù)據(jù)庫，關系數(shù)據(jù)庫，ODBC、OLEDB數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)。五、方案總結5.1效果分析油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)平臺的應用可以實現(xiàn)在油氣場站無人值守情況下能及時掌握油井的動態(tài)變化情況，提高油田生產(chǎn)泵效（單井實時優(yōu)化），應用功圖計產(chǎn)輔助計量；通過建立實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時、準確、穩(wěn)定、安全、可靠地采集和存儲，并以一定格式提供給其他數(shù)據(jù)應用系統(tǒng)。同時該平臺可以提高油氣場站系統(tǒng)運行效率（場站自動化、可視化與智能化）、提高總體勞動效率，降低勞動強度，落實以人為本的理念，為采油廠遠期發(fā)展培養(yǎng)、儲備人才；優(yōu)化勞動組織模式，減少用工總量，降低生產(chǎn)運行成本；實現(xiàn)大慶油田的安全、高效、可持續(xù)發(fā)展。達到生產(chǎn)

35、對象可視化，生產(chǎn)管理數(shù)字化，生產(chǎn)過程安全化，生產(chǎn)決策智能化。5.2經(jīng)濟效益分析5.2.1地面流程簡化優(yōu)化-解決環(huán)形井組無法計量的問題-不產(chǎn)或減產(chǎn)不能及時發(fā)現(xiàn)的問題-取消計量站 -撤銷部分摻熱水流程 -地面管線“地面管線串糖葫蘆”，節(jié)約管線投資 大港港西油田集油管線簡化前244km，簡化后79 km； -節(jié)省每年的功圖測試費； -雇工節(jié)約； -減少占地；-實現(xiàn)了原來“計量站中轉站聯(lián)合站”三級布站向二級、一級布站新模式的轉變；-“功圖法” 產(chǎn)液量計量，為地面簡化優(yōu)化提供技術支撐； 5.2.2單井信息化、數(shù)字化建設與節(jié)能降耗（1）遠程實時油井故障診斷；-減小因油井故障發(fā)現(xiàn)不及時導致的油井減產(chǎn)（港西平

36、均8噸油/井年）； -基于診斷的優(yōu)化設計更有針對性。（2）遠程實時系統(tǒng)效率各個部分損耗構成分析；-省下每年的系統(tǒng)效率普查測試費（1000元/井年）； -計算各個部件的損耗，能夠正確反映油井的系統(tǒng)效率與損耗構成變化。提高系統(tǒng)效率措施有的放矢，節(jié)電更多；（3）電量電費計量與抽油機平衡節(jié)電； -峰、平、谷分時段電量電費計量；-發(fā)現(xiàn)負向發(fā)電，避免虛假電流、虛假平衡； -計算抽油機平衡度，杜絕虛假平衡； -調平衡參數(shù)計算； -通過更好平衡實現(xiàn)有功、無功節(jié)電（5000元/井年）。 （4）抽油機井智能間抽控制； -針對抽油機井低產(chǎn)情況，實現(xiàn)根據(jù)功圖變化與自學習功能結合，實現(xiàn)間歇抽油智能決策與控制； -大幅度

37、節(jié)約低產(chǎn)井電費；（一般節(jié)電70%，按20kw有功功率計算，電費0.7元/度，年增效8.4萬元） -避免常規(guī)間抽控制的盲目性，最大限度的避免因間抽設計不合理導致的油井減產(chǎn)，使間抽節(jié)能和不減產(chǎn)兼顧。（避免減產(chǎn)5%，按0.5方油計，年增效3.5萬元） -延長桿管柱壽命30%，（按減泵周期2年，井深2000米，年增效3萬元）； -系統(tǒng)可以提供啟抽前的井口聲音警報，也可以選裝網(wǎng)絡智能紅外視頻攝像機進行視頻監(jiān)控。（5）抽油機井智能變頻； -綜合節(jié)電20%（按20kw有功功率計算，電費 0.7元/度，年增效2.4萬元）； -延長桿管柱壽命10%，（按減泵周期2年，井深2000米，年增效0.8萬元）； -針對低效井中的不能實施間抽的井，出砂嚴重，結蠟嚴重而導致停井后起抽困難的井，可以采用智能變頻技術； -對于一些產(chǎn)能稍好，實施間抽技術不要性不大的井，可以采用智能變頻技術實現(xiàn)節(jié)電； -智能變頻主要