油气生产物联网(A11)在油田的推广应用

油气生产物联网（A11）在油田的推广应用作者：郭智维

来源：《中国科技博览》2017年第28期

[摘要]分析了油田的生产管理现状，架构了油气生产物联网系统体系，实现了油气田生产动态实时监控，生产信息统计分析，生产工况实时诊断，并具备关键预警集中展现、在线管理设备资产、油气生产调度指挥管理等功能。同时A11系统可进行数据综合分析和历史数据对比，做趋势分析和故障预警，支持应急生产调度、远程油气生产指挥、油气生产工艺流程仿真模拟及优化运行，降低运行能耗，提高生产效率，实现科学决策。

[关键词]油气生产物联网（All）、4G无线网络技术、生产调度指挥管理、科学决策

中图分类号：T455 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）28-0204-02

1 引言

油气生产物联网系统（A11）是集团公司“十二五”信息化项目重点建设的三大标志性工程之一。A11的设立契合了信息化与工业化“两化融合”、“促进产业转型升级”的理念，符合集团公司稳增长、调结构、转方式的工作方向。

All系统利用物联网技术，建立覆盖中国石油油气地面生产各环节的数据采集与监控子系统、数据传输子系统、生产管理子系统，实现生产数据自动采集、远程监控、生产预警等功能，支持油气生产过程管理。通过生产流程的优化、管理流程的优化、资产配置的优化，组织机构的优化，实现生产方式的变革＼生产效率的提高、管理水平的提升。其业务范围覆盖油气生产全过程，包括油气举升、油气集输（产量计量）、油气水处理与油气储运。

2 油气生产现状分析

目前油田在相关采油厂1400多口抽油机井上安装了单井自动化设备，其他区域油井压力、电参都没实现自动采集，对工况实时诊断、及时发现油气生产异常存在不足，导致油田单井自动化存在以下问题：

（1）生产数据没有有效共享，对影响生产过程的主要因素缺乏有效监控手段。

（2）分散的“信息孤岛”，无法利用同一平台进行集中化管理。

（3）没有长期的历史数据存储，无法实现全油田信息浏览。

（4）各采油厂监控软件未实现单井量油、工况诊断、自动巡检等功能，不能及时发现单井异常状态。

虽然油田已逐年加大了对油/水井单井自动化系统建设投入，但各采油厂采用的是不同品牌、不同型号、不同规格的单井数据采集终端和和数据传输系统，导致各采油厂的单井数据不能统一监控，整个油气开采没有实现统一管理。

为解决上述问题，我们提出依靠油气生产物联网项目（A11）在油田建设示范工程的契机，将油田全部单井自动化系统整合到统一软件平台，实现集中智能管理。

3 油气生产物联网系统的架构

3.1 系统功能

油气生产物联网系统实时采集场井里各个设备的生产数据和视屏数据，由数据的传输子系统通过有/无线传输方式将生产数据和视屏图像数据传输到生产调度中心内部网，并将收集的数据分类组合、分析处理，最后以文字、图像等方式展示出来。A11系统可对油田生产设备进行远程监测与控制，通过整合、处理各生产设备的数据，为生产部门提供分析功能，并通过系统智能巡检功能和视频智能分析功能，对各设备产生的故障、异常数据以及非法入侵等进行预警和报警，便于及时处理。

油气生产物联网系统的设计需求：监控日常生产运行、监管设备、展现成果。

根据目前油气生产的实际现状，油气生产物联网系统的功能设计为：

（1）系统建设与其他统建系统集成，支持油气水井生产数据管理系统、地理信息系统、采油与地面工程运行管理系统、勘探与生产指挥调度系统等相关系统的数据交互。

（2）油田公司已建的数据采集、传输系统，通过适度改造，融合到油气生产物联网系统中。

（3）油田公司已建的站库自控系统，在作业区进行二次组态，将关键数据与信息集成到作业区的数据采集与监控子系统中。

（4）油田公司已建的生产应用系统，按照功能扩展要求，原系统功能进行改造及封装，并部署到生产管理子系统中。

3.2 体系结构

油气生产物联网系统由数据采集与监控子系统、数据传输子系统、生产管理子系统三部分组成，油气生产物联网系统的体系结构如图1所示。

3.2.1 数据采集与控制子系统

数据采集与监控子系统部署在井场、站场（厂）至作业区层级，对生产现场的数据进行采集，并实现监控功能。采集与控制子系统主要包含以下功能：

（1）实现运行参数自动采集、生产环境自动监测、物联网设备状态自动监测、生产过程监测及远程控制功能。

（2）运行参数自动采集实现油气地面生产各环节相关业务的生产数据采集。

（3）生产环境自动监测实现视频、可燃气体、有毒有害气体浓度等信息的采集和告警。

（4）物联网设备状态自动监测实现物联网设备的标识、位置、工作状态等信息的采集与监视。

（5）生产过程监测提供油井监测、气井监测、供注入井监测，实现站库场、集输管网、供水管网、注水管网涉及的生产对象的工艺流程图实时数据显示和告警。

（6）远程控制实现抽油机井远程启停、电泵井远程控制、气井远程关断、注水自动调节控制、自动倒井计量控制等，用户可综合考虑生产需求、管理需求和安全需求，选择实现的远程控制功能。

数据采集与监控子系统，采用SCADA组态方式实现，通过以下两种模式部署在生产网：

模式一：中心站厂集中监控。SCADA系统建在中心站厂，对下辖所有井、站、管道进行集中监控。作业区对下辖生产单元实施统一集中监视管理。

模式二：作业区对无人值守井、站实施统一监控。SCADA系统建在作业区，无人值守井、站、管道由作业区集中监控；有人值守站厂自设监控系统。作业区对所辖生产单元实施统一监视管理。

3.2.2 数据传输子系统

油田各采油厂分布地域广，环境多样复杂，对油气生产物联网数据传输需求不同，故选用了多种数据传输方式相结合的组网方案以适应各采油厂不同的需求，保障A11在各采油厂快速稳定发展。