综合网络管理平台用于油田的数字化建设

2015-02-15唐山工业职业技术学院

油气田地面工程 2015年2期

唐山工业职业技术学院

综合网络管理平台用于油田的数字化建设

廉新宇唐山工业职业技术学院

数字油田是指将实际油田的自然和人文等信息集成到一起并数字化之后的虚拟油田。数字油田综合网络管理平台是以油田实际油藏研究为主轴，综合运用计算机系统、数字化控制系统、数据传感、集成及共享技术等，实现油田数据采集、数据分析、油田远程监控与操作控制。平台的建设应遵循实用、可靠、安全的原则，尽量提升系统的经济性。数字化油田综合网络管理平台的引入，使油田工作人员对诸如抽油机压力、温度、载荷、功率，集输管网压力、流量、流体黏度等参数数据的远程监视与调控成为可能，简化了新油田投产、老油田改造中遇到问题的解决方法。

数字油田；物联网；综合网络管理平台；远程控制

物联网技术从2009年来成为全球热点。从IBM公司的“智慧地球”构想，欧盟的物联网战略到日本的U—JAPAN战略，物联网技术已成为世界各国优先发展的前沿技术[1]。几年来，物联网技术已经通过各种途径进入到数字化油田、智能机器人、国防卫星监测等社会各个领域。以物联网技术为基础的青海油田数字化以实现油田施工数据的有效采集、传输、科学分析汇总，优化管理者决策，远程智能控制为目标，实现对油田的高效管理、科学决策。

1 平台的构建

数字油田是指将实际油田的自然和人文等信息集成到一起并数字化之后的虚拟油田。油田工作人员可以通过人机界面对数字油田进行访问和互动，从而实现对实际油田的管理。数字油田基于信息通信技术，通过油田工作人员与计算机系统、油田数据库等的高度协调工作，实现油田实际生产和管理的数字化、可视化、智能化[2]。它是多学科相互渗透而成的一个复杂工程，涉及地质、油藏、通信、企划管理等诸多学科，需要相应的专业人员协同完成作业。

数字油田综合网络管理平台是以油田实际油藏研究为主轴，综合运用计算机系统、数字化控制系统、数据传感、集成及共享技术等，实现油田数据采集、数据分析、油田远程监控与操作控制。平台的建设应遵循实用、可靠、安全的原则，尽量提升系统的经济性。综合网络管理平台结构见图1。

1.1数字信号采集系统

数字信号采集系统通过在油田井场、集输管线等位置安装传感器等数据采集设备，全天候监控目标井、计量设备、中转联合集输管网等油田实际生产中的各个方面，并及时对所收集数据进行处理、编辑、上载数据库。数据采集系统为综合分析实际生产状态并及时进行调控，危险行为报警等诸多功能提供了基础依据。

图1 综合网络管理平台结构

油井数据采集是通过在抽油设备上安装传感器，测量油套压力、抽油机工作参数；通过在生产现场安装摄像头，实时监控井场施工人员、车辆、终端设备的工作情况。注水井数据采集是通过在注水井相关位置安装压力、流量等参数传感器，完成对油套压、注水量等数据的采集。计量设备数据采集是通过在相应设备上安装传感器，对掺水以及回油管线等设备的压力、温度、流量等参数的数据收集。同时，可安装远程控制模块，实现远程控制油井、注水井、集油间以及配注间等设备。

1.2数字信号传输系统

为了满足数字化油田建设需求，数字信号传输系统根据油田实际，采用有线、无线传输方式相结合的方法。对于网络线路铺设较完善的区域，采用传统的有线传输模式，保证数据稳定完整的传输；对于网络线路铺设欠完备、分散存在的单井等设备，采用无线传输模式，以实现最大范围的数据采集。

1.3数字信号分析系统

数字信号分析系统是综合平台的核心。在油田实际工作现场数据采集的基础上，要对数据进行后续的审核、处理、上传等工作，这些数据主要包括油气水井的生产数据，以及每项生产数据对应的配产、配注值等。数据处理的精确性直接关系到后续综合分析的可靠性。

在完成数据上传之后，各个生产管理部门要根据自己的生产需要，对所获得的数据进行分析汇总，生成生产报表，辅助油田管理者掌握实时生产信息，方便对油田各个部门做出最优决策。

2 在青海油田数字化建设中的应用

青海油田管理方式较为传统，多为人工轮班值守，按时检修仪器设备工作状态。但该油田地广人稀，自然环境恶劣，值班人员需要耗费大量时间和精力去克服外界环境的影响才能按时、按量完成工作。这就形成了监控、维修工人劳动强度与工作完成质量之间的矛盾。数字化油田综合网络管理平台的引入，使油田工作人员对诸如抽油机压力、温度、载荷、功率，集输管网压力、流量、流体黏度等参数数据的远程监视与调控成为可能，简化了新油田投产、老油田改造中遇到问题的解决方法。

2.1平台功能

该平台基于物联网技术，按照物联网的感知层、传输层、应用层3个层次，将平台功能分为数据采集、综合分析、优化决策及远程控制4个部分。在感知层，通过在油田施工设备上安装传感器，进行数据采集；在传输层，通过有线、无线网络以及光纤、宽带等，实现数据的快速、稳定、安全传输；在应用层，应用大型计算机，将传输层上传的数据进行分类汇总、智能分析，对油田生产状况进行模拟计算，对生产矛盾进行诊断和优化，最后通过终端设备（如个人计算机、控制终端、手机等），进行结果的呈现、控制，实现优化决策和远程控制。

综合网络管理平台的四大功能相互联系，彼此制约。数据采集是综合分析的基础；综合分析是数据采集的目的，同时又是优化决策的核心要素；远程控制是优化决策的实现方法，同时通过远程控制，又将综合分析和优化决策的结果综合作用到采集的数据上面，实现对现场原始采集数据的调控，从而将四大功能相互融合，形成一个闭合的智能控制系统。

2.2平台的应用

青海油田将14口油井纳入综合网络管理平台，用以考察平台在油田实际生产中的作用。

（1）生产数据监测。综合网络管理平台应用数据采集系统实时监测所有纳入平台的油井数据，如压力、流量、温度、抽油机示功图、抽油泵参数等，使油田工作人员可及时了解现场施工及设备工作情况，当出现故障时可以及时发现，准确、快速地排除故障，恢复生产。

（2）油田油、水、电监测。综合网络管理平台可按照设定时间间隔，准确采集单井及整个生产管网水电消耗以及产油产水量。通过智能计算可得出指定时间范围内的累计用量、产量。可以有效监测管网信息，监控线路故障、防止管网偷窃行为发生，提高整个网络系统的综合生产管理效率。

（3）故障及危险行为报警。油田实际生产中安全是第一要素，综合网络管理平台通过实时监控整个施工现场的运行情况，可第一时间发现现场各种不正常情况。如某井供液量不足，该平台可以示功图为基础，计算、分析、修改优化该井的生产制度和相应参数，快速地将工作状态归为正常；又如，当现场施工人员出现疏忽，进入危险区域或者进行危险操作时，可触发平台报警系统，及时提醒作业人员注意安全，防止事故发生。