基于物联网技术的油田数字化设备运维管理系统分析

2021-07-28孙楠

设备管理与维修 2021年12期

关键词：运维油田联网

孙楠

（合肥通用环境控制技术有限责任公司，安徽合肥 230031）

0 引言

石油企业充分利用物联网技术所带来的优势，构建一个完善的数字化运维管理系统，可以使油田开发、勘探、生产以及营销等类环节形成紧密联系，有效推动相关工作的顺利开展。

1 物联网技术及油田数字化建设

1.1 物联网技术

物联网技术是指通过物体和物体之间的联系所构建的一种互联网，物联网技术能够发挥互联网以及定位感应技术，并结合信息技术以及通信技术所具备的交互性，达成全方位智能化控制的目标。通过物联网技术的应用，能有效整合计算机基础设施设备以及物理进程，从中获取相应的数据信息，并以此为基础完成信息数据资源共享平台以及处理平台的构建，在生产、储存以及销售产品的过程中表现得更为公开、透明，管理水平也有较大程度的提升。利用物联网技术能够让人与人之间、人与物体之间的交流更为便捷，还能以物体的实际数据信息作为重要的信息终端，在此基础之上保障数据信息链的完整性。

1.2 油田数字化建设

步入信息化时代后，越来越多的石油企业开始进行油田数字化建设探索，并取得了一定的成效。部分石油企业完成了石油工厂的数字化建设，构建了较为完善的自动化及信息化系统，减轻了相关人员的工作压力，提高了工作效率，确保了工作质量。由于油田开采具有一定的复杂性，各生产操作环节环环相扣，加之各企业每年都有较大的采油量，如过度加大一线生产人员的劳动强度，会影响产品质量，变相增加了企业生产成本支出。在油田数字化建设过程中，将油田作为主要改造对象，通过对现有生产经营技术以及生产流程的改良与优化，构建油田管理、石油勘探、油井开发、石油产品运输及营销等方面的数字化管理平台，将其与物联网技术相融合，让油气生产业务在物联设施设备以及物联软件系统中有效运转，并对这类设施设备运转过程进行全方位的监督与管理，发现故障能及时处理，最大化地降低故障对石油生产造成的损失。

2 油田数字化设备运维管理系统的建设目标

（1）完成物联网实时数据信息的接入。系统建设的初衷是为了对油田数字化设备进行有效运转及维护管理，因此掌握设备实时数据信息尤为重要，系统建设的根本目标是通过物联网系统接口来获得井站的实时数据信息，并利用已经编写完毕的数据信息采集程序完成井站生产实时数据信息的接入。

（2）对数据信息质量进行全方位的监控以及深入的分析，确保数据信息具备较强的可靠性[1]。系统应通过既定的逻辑异常校验算法将整个平台中的异常点位信息进行筛选，根据这类信息对设备故障的种类进行明确，自动生成相应的故障清单。

（3）规范油田油气生产物联网运维管理流程，制定统一的考核算法以及常用表单，让作业流程有一个统一的标准，以便系统能够按照既定的工序来完成工作任务的分配、故障的处理以及工作质效的考核。

（4）对数据信息进行考核与监控，制定上线率、数据准确率、故障处理及时率等标准的考核指标，并分析设备运转维护管理成效，评价运转维护管理人员的工作绩效，为物联网的利用提供技术支持。

3 油田数字化设备运维管理系统总体架构

系统以PC 及APP 为设计载体，通过微服务的形式完成整体架构，能够根据不同业务的基本特征来确定系统不同模块的实际功能，并将其与Spring Boot 进行有机结合，完成诸如日志服务、数据信息分析统计服务、采集服务、运维业务服务等子服务的构建，让不同子服务之间的复杂程度以及耦合程度得到较大幅度的降低，有效增强系统的伸缩性，让其独立部署的成效更佳。同时整个系统采取Kafka 技术来完成消息队列服务的构建，完成接口信息和服务之间的交互。系统整体部署遵循容器化部署原则，让硬件资源的利用率最大化，不同应用服务之间不会受到相互影响，显得更为独立。系统总体架构如图1 所示。

图1 油田数字化设备运维管理系统总体架构

4 油田数字化设备运维管理系统应用效果

4.1 设备监控管理

该系统能够完成对设备状态的实时监测、分类管理设备信息以及台账信息。其中设备状态监测能有效获取采集点的实时监控数据信息，并且可对过往数据信息进行回看，相关人员可以在这一功能模块中了解设备点位的基础信息、最新更新数值以及最新更新时间。设备分类管理能够对压力表、RTU（Remote Terminal Unit，远程检测终端）、流量计以及液位计等物联网设备进行数据信息的分类管理。该系统还能有效维护管理相关设备的台账信息，相关人员可以了解诸如压力表、压力变送器、RTU 等设备的台账信息，根据这些信息做出更准确的决策与部署。

4.2 数据质量分析

在油田数字化设备运维管理系统中，数据信息分析功能至关重要，能有效完成分类管理、事件上报、采集点管理、故障清单生成以及逻辑参数设计等工作。其中采集点管理主要是对不同生产工厂的站点及井点相关实时点位数据信息进行管理，为数据分析平台及时传输第一手数据信息。分类管理则是对点位数据中的相关分类信息进行及时管理，诸如温度、压力、累计气量以及瞬时等，这样可以明确影响石油设备以及物联网设备正常运转的关键因素，进而为逻辑参数设置提供数据支持。逻辑参数设置主要是根据获取的分类信息，为数据分析平台选择合理的逻辑校验算法，数据分析平台以此为基础完成对实时数据库的全方位检测，提取出不满足逻辑校验算法的数据信息，进而生成准确的故障清单[2]。事件上报功能主要是将工厂、站点、井点中所出现的突发事件上报至总管理系统，并与故障清单进行对比，筛选出存疑的地方交由专业技术人员，技术人员对有争议的点进行深入探究，进而实现对油田数字化设备的运行维护管理。

4.3 物联网运维管理

该系统的物联网运维管理能够实现故障处置、考核记录、统计查询、派工管理以及维修记录等功能，在生成故障清单后，相关人员可以操作系统进行不同工作的分配，将其派发给相应的运维队伍，运维队伍可以在第一时间接到工作任务并及时赶往现场。到达现场后，排查可能产生故障的部位，排查完毕后进行维修，维修结束后将处理过程、处理结果、更换的设施设备或配件等维修记录上报至管理中心，此时油田数字化设备运维管理系统会将这些信息进行储存并制定设备台账。如在维修时出现突发事件影响了维修进度，工作人员可以在系统中更改维修级别，并结合实际情况制定下一步维修方案，有效保障维修结果的准确性。

4.4 考核指标

系统的考核指标管理能实现工作审批、运维考核统计以及整改督办等功能。物联网指标统计能将不同石油工程对物联网指标的实际计算结果进行准确展示，一般而言，物联网指标的计算主要包含数据信息的上线率以及准确率。通过考核指标管理功能的应用，能及时纠正错误的指标数据，若因大修或大检使指标数据出现纰漏，相关管理人员能对系统基本参数进行修改，并将相关的凭证上传，实现纠正的目的。完成审批之后，这类考核指标会根据纠正后的数据信息进行展示。同时，运维考核统计还可以展示针对运维队伍以及承包商用户的实际考核，深入分析与纠正不同运维队伍的实际指标以及最终的综合指标，以此为基础完成月度考核曲线的绘制[3]。考核指标管理模块中的工作审批功能，能对用户自定义节点以及节点审批用户进行节点审批顺序的制定，实现工作审批流程的改良与优化。其中的整改督办等功能主要是指系统能将需要督办的内容派发给相应的责任部门，部门负责人接到这类督办要求后，可以对督办内容进行回复，并且设置进展状态。同时也可以对督办的内容重新转发，生成新的督办内容进行收集，落实督办内容。