智慧油田系统的结构及功能

2019-12-01刘洪涛

电子技术与软件工程 2019年3期

关键词：井场油田监控

文/刘洪涛

“智慧油田”是在“数字油田”的基础上，用计算机系统智能地管理油田，基本实现油田生产过程自动化、业务管理协同化和全面信息共享。

1 系统架构

1.1 数据流向

按照“统一平台，信息共享、多级监控、分散控制”的思想，系统结构主要由4个网络层次构成。

第一级为生产指挥中心级：从指挥中心服务器调看所有实时数据，完成对所有采油厂的统一调度、管理。

第二级为厂级指挥中心管理级：从厂级服务器调看所有实时数据，完成对所有管理区的统一调度、管理。

第三级为生产管控平台管理级：对各站进行远程监测和视频监控，实行统一调度管理。

第四级为站场控制级：在井口、计量站、配水间和注水站，分别通过PLC系统和RTU系统进行数据采集、监视，联锁保护及远程控制。

1.2 通信网络架构

整个系统的通信网络架构以生产指挥中心作为网络核心节点，注采站、计量站、配水间等作为网络汇聚点，井场作为网络末端的接入点，建立相对独立的网络运行体系，搭建快速、稳定、安全的信息传输通道，为单井网络的部署和延伸提供广阔空间。

2 系统设计

2.1 油田（厂级）生产指挥中心

2.1.1 生产监控平台

以各采油厂数据（实时、关系）平台作为数据源对象，将分公司需要的实时数据、关系数据同步至分公司实时数据库、关系数据库中，建立分公司管理子系统模块。

根据生产数据采集与处理流程以及油田指挥中心的数据处理需求，需要配置各种服务器、存储等硬件设备。

2.1.2 标准通信平台

生产监控中心通信平台硬件设备主要包括液晶拼接大屏幕显示屏及附属设备、视频服务器、监控计算机、交换机、网络安全设备、UPS电源及空调设备等。通过大屏幕显示系统可以根据需要切换显示各个采油厂管理区现场监测信息，包括油、气、水井采集参数及历史数据分析曲线、组态软件控制界面、现场视频监控信息及各类报警信息，实现操作管理人员对现场生产信息及时监测及动态分析。

2.2 管理区生产指挥中心

2.2.1 生产监控平台

根据工艺生产运行及管理的需要，自动控制系统采用以计算机为核心的监控及数据采集（Supervisory Control And Data Acquisition ,简称SCADA）系统，实现在生产指挥中心控制室对区块内生产运行数据自动采集、监测和统一生产调度控制。通过数字化建设，建立起井场、站场节点数字化生产管理体系，形成从井场到处理站——生产指挥中心的油气生产运行监控应用模式。

2.2.2 视频监控系统

系统采用网络化的数字系统结构，前端摄像机把图像信号摄入后，通过无线网传输系统将信号传输至生产指挥中心，视频综合平台服务器以及磁盘阵列将前端信号进行实时显示、控制及存储。

2.2.3 网络系统

整个系统的通信网络架构以管理区生产指挥中心作为网络核心节点，管理区作为网络分节点，井场、注采站、计量站、配水间、处理站作为网络末端的接入点，采用分级汇聚有线（无线）传输方式，建立相对独立的网络运行体系。前端传输方式以无线传输为主，主干链路有线传输为主。

2.3 站场及井场

油井采用无人值守站的方式，RTU作为无人值守站的数据通信中心，与油井进行数据采集和通信。RTU负责采集油井的油压、套压、回压、油温、载荷、位移、抽油机电参等生产数据，实现启、停井控制、远程调节冲次、掺水流量调节、远程切断等功能，将生产参数与报警信息上传生产指挥系统。井场视频监控系统实现对井场的视频图像采集和周界防范报警的功能。井口数据及图像传输网络通过光缆或无线网桥传输。系统由摄像机、补光灯、防水音箱、监控杆、自保设备和通讯箱等设备组成。

站场自控系统采用PLC控制系统，PLC完成仪表检测信号的显示、控制和报警及泵的启停控制。PLC系统将信号上传至管理区生产管控平台，由SCADA系统完成对接转站的监控、调度、管理。站场视频监控系统主要是对站场周边、站内重点设备和关键部位通过摄像机实现视频图像采集和周界防范报警，并上传指挥中心。