關(guān)鍵詞： 數(shù)字化油田 SOA架構(gòu) 監(jiān)控組態(tài)軟件 ForceControl GIS系統(tǒng)
概述：中石油西北某油田是一個(gè)復(fù)雜的、多層結(jié)構(gòu)的信息化系統(tǒng)，該項(xiàng)目集成了多種硬件平臺(tái)、軟件平臺(tái)、多種開發(fā)工具，是多個(gè)廠家共同實(shí)施和開發(fā)的特大型“數(shù)字化”項(xiàng)目，實(shí)施周期長，項(xiàng)目中將采用幾千套的力控監(jiān)控組態(tài)軟件作為基礎(chǔ)的油井、氣井、聯(lián)合站、集輸?shù)扔吞镪P(guān)鍵生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集與集成，同時(shí)力控企業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫pSpace作為海量分布式數(shù)據(jù)管理平臺(tái)起到集中數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)的作用，力控系列產(chǎn)品家族作為基礎(chǔ)的自動(dòng)化軟件平臺(tái)和數(shù)據(jù)中心管理平臺(tái)為數(shù)字化油田基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集與管理發(fā)揮了巨大的作用。
1、 項(xiàng)目背景介紹
該油田為國內(nèi)第二大油田，礦產(chǎn)資源登記面積25.78萬平方公里,跨越5省區(qū)， 油田管理的7萬口油、氣、水井分布在37萬平方公里的鄂爾多斯盆地，涉及4?。▍^(qū)）、數(shù)十個(gè)市縣，各采油、采氣廠比較分散獨(dú)立，管理難度之大、企業(yè)成本之高可想而知。
為了降低企業(yè)成本、完善企業(yè)管理、提高企業(yè)在行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，該油田成立了數(shù)字化建設(shè)項(xiàng)目組，利用采油工藝整體優(yōu)化技術(shù)、油藏管理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)整合技術(shù)、數(shù)據(jù)共享與交換技術(shù)，結(jié)合油田特點(diǎn)，集成、整合現(xiàn)有的綜合資源，創(chuàng)新技術(shù)和管理理念，建立全油田統(tǒng)一的生產(chǎn)管理、綜合研究的數(shù)字化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“同一平臺(tái)、信息共享、多級(jí)監(jiān)視、分散控制”，達(dá)到強(qiáng)化安全、過程監(jiān)控、節(jié)約人力資源和提高效益的目標(biāo)。
2、 項(xiàng)目實(shí)施與應(yīng)用情況詳細(xì)介紹
2.1項(xiàng)目的規(guī)劃
數(shù)字化油田項(xiàng)目采用面向SOA的服務(wù)的多層架構(gòu)，系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)無縫集成，所有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)完全由力控自動(dòng)化軟件平臺(tái)采用分布式構(gòu)架進(jìn)行遠(yuǎn)程匯總。以建設(shè)“油氣田生產(chǎn)運(yùn)行管理系統(tǒng)”為樞紐，建立面向油氣田生產(chǎn)、科研、管理、經(jīng)營的生產(chǎn)管理調(diào)度系統(tǒng)和信息資源共享平臺(tái)，做到油氣田生產(chǎn)管理指揮智能化、辦公自動(dòng)化、管理信息化、信息資源網(wǎng)絡(luò)化、業(yè)務(wù)處理電子化以及決策科學(xué)信息化，實(shí)現(xiàn)油氣田生產(chǎn)管理的高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一，把油氣田建設(shè)成為現(xiàn)代化的數(shù)字油氣田。
油田采氣廠與輸油處SCADA系統(tǒng)，先將采氣廠與輸油處的數(shù)據(jù)由各個(gè)分廠采集至西安某大廈信息中心，為生產(chǎn)與調(diào)度提供原始數(shù)據(jù)，同時(shí)給Google Earth電子地圖系統(tǒng)提供方便的數(shù)據(jù)接口。
2.2、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
2.2.1系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)圖
油田有多個(gè)采油廠每個(gè)采油廠的信息化程度千差萬別、使用的硬件設(shè)備和軟件也不相同。每個(gè)廠需要采集點(diǎn)數(shù)為6000/4000余點(diǎn)。數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、安全性、可靠性是油田數(shù)字化的基礎(chǔ)，為了建立安全可靠的數(shù)據(jù)平臺(tái)，在各分廠采用北京三維力控科技的監(jiān)控組態(tài)軟件ForceControl V6.1和力控科技自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品pSpace。ForceControl V6.1與pSpace可以很好的無縫集成，保證了數(shù)據(jù)的安全可靠。
該信息化項(xiàng)目將采用幾千套的監(jiān)控組態(tài)軟件作為基礎(chǔ)的油井、氣井、聯(lián)合站、集輸?shù)扔吞镪P(guān)鍵生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集與集成，力控企業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫pSpace作為海量數(shù)據(jù)管理平臺(tái)起到集中數(shù)據(jù)處理的作用，該項(xiàng)目完全是一個(gè)多層結(jié)構(gòu)，多種軟件平臺(tái)、多種開發(fā)工具、多個(gè)廠家實(shí)施的特大型數(shù)字化項(xiàng)目，力控產(chǎn)品家族在該項(xiàng)目中作為基礎(chǔ)的自動(dòng)化軟件平臺(tái)和數(shù)據(jù)中心平臺(tái)發(fā)揮了巨大的作用。
分廠信息處理舉例：
信息中心針對(duì)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)配備兩臺(tái)冗余的服務(wù)器，在內(nèi)網(wǎng)中運(yùn)行，為確保網(wǎng)絡(luò)安全，專門配置一臺(tái)雙網(wǎng)卡服務(wù)器,一網(wǎng)口采集第三方軟件的數(shù)據(jù)，另一網(wǎng)口接入至VPN專網(wǎng)，力控ForceControl V6.1組態(tài)軟件以O(shè)PC方式采集第三方的數(shù)據(jù),將采集的數(shù)據(jù)一方面交由本地實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫pSpace處理，另一方面通過力控的NetServer組件，供遠(yuǎn)端力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫pSpace快速訪問數(shù)據(jù)。各分廠需要采集的數(shù)據(jù)經(jīng)力控分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫pSpace進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總后，統(tǒng)一送到面向SOA服務(wù)結(jié)構(gòu)的管理系統(tǒng)中。
2.2.2采油（氣）廠網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
2.3采油（氣）廠實(shí)施方案
油田的眾多采油（氣）廠，雖然信息化程度千差萬別、使用的硬件設(shè)備和軟件也不相同，但采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)大體相似。下面以力控軟件在蘇里格油氣田的解決方案為例，詳述采油（氣）廠的方案實(shí)施。
2.3.1 現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)現(xiàn)狀
由于油田油井負(fù)荷監(jiān)控的設(shè)備五花八門，各家產(chǎn)品的技術(shù)手段完全不一樣，油井負(fù)荷控制RTU里的的傳輸協(xié)議，通訊標(biāo)準(zhǔn)也無法做到統(tǒng)一，而該油田選用的廠家設(shè)備眾多，因此監(jiān)控組態(tài)軟件配合廠家實(shí)現(xiàn)的手段也各種各樣，對(duì)監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)廠家提出了集成的挑戰(zhàn)，而RTU存儲(chǔ)的負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)到上位機(jī)監(jiān)控組態(tài)軟件后，各個(gè)廠家實(shí)現(xiàn)的手段也不一樣，有的用文件方式做存儲(chǔ)，有的采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫做存儲(chǔ)，由于模式不一樣，比如常見的C/S、B/S網(wǎng)絡(luò)發(fā)布各家采用的開發(fā)模式都不一樣，同時(shí)廠家技術(shù)力量的參差不齊也為以后的系統(tǒng)維護(hù)帶來很多的隱患。由力控ForceControl V6.1作為統(tǒng)一的采集平臺(tái)進(jìn)行內(nèi)網(wǎng)web發(fā)布與數(shù)據(jù)傳輸，滿足了各類集成商統(tǒng)一部署的需要，對(duì)以后系統(tǒng)擴(kuò)展和升級(jí)帶來了便利。
2.3.2力控解決方案
廠家的負(fù)荷管理的數(shù)據(jù)部分統(tǒng)一采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫做存儲(chǔ)，自己控制和管理，自己實(shí)現(xiàn)WEB發(fā)布后，與力控ForceControl V6.1的發(fā)布功能進(jìn)行集成發(fā)布，這樣的好處是廠家自己的監(jiān)控管理軟件出現(xiàn)問題的時(shí)候不會(huì)干擾到力控的軟件，方便后續(xù)改造和升級(jí)。
井場(chǎng)控制站現(xiàn)有PLC/RTU負(fù)責(zé)采集井場(chǎng)的數(shù)據(jù)，如壓力，流量，溫度等等，通過GPRS/電臺(tái)的方式往集氣站發(fā)送數(shù)據(jù)；集氣站裝有PC機(jī)，安裝擁有國內(nèi)大量SCADA應(yīng)用案例的力控組態(tài)軟件采集來自井場(chǎng)的數(shù)據(jù)，每一個(gè)集氣站大約采集50-60口井的數(shù)據(jù)，同時(shí)可以考慮在集氣站設(shè)置RTU采集單元，對(duì)一些集氣站的信號(hào)進(jìn)行采集并上發(fā)；建造2-3座氣處理廠，通過光纖采集若干集氣站的數(shù)據(jù)，同時(shí)處理廠裝有DCS控制系統(tǒng)，采集本廠的數(shù)據(jù)；通過在輸油管道關(guān)鍵部位、油氣區(qū)重點(diǎn)路段和井場(chǎng)、井站安裝視頻監(jiān)控、設(shè)置電子視頻跟蹤鎖定及傳聲警示等電子遙控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)異常情況自動(dòng)報(bào)警，監(jiān)控出入油區(qū)的車輛、人員。在油氣廠調(diào)度中心建造一個(gè)生產(chǎn)調(diào)度中心，安裝具有很高性能的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫pSpace通過光纖采集集氣站的數(shù)據(jù)和氣處理廠以及來自管網(wǎng)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的管理。
廠級(jí)調(diào)度中心提供系統(tǒng)的全部功能，實(shí)現(xiàn)在調(diào)度中心通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控場(chǎng)站、天然氣輸配管網(wǎng)的運(yùn)行情況，企業(yè)級(jí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫pSpace5.0 Server作為SCADA實(shí)時(shí)服務(wù)器負(fù)責(zé)處理、存儲(chǔ)、管理從場(chǎng)站、輸配管網(wǎng)各遠(yuǎn)程站點(diǎn)傳送來的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)又為網(wǎng)絡(luò)中的其它服務(wù)器和工作站提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮處理后存放在pSpace5.0 Server歷史庫中，也可以通過pSpace5.0 ODBCRouter寫入關(guān)系型數(shù)據(jù)庫ORACLE中。SCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器運(yùn)行通信管理軟件，可完成與各遠(yuǎn)程站點(diǎn)的通信鏈接、協(xié)議轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)管理等任務(wù)。
蘇里格氣田開發(fā)是長慶創(chuàng)新實(shí)施數(shù)字化的典型。實(shí)施數(shù)字化管理前人工巡井是3天1次，如今控制平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)每5分鐘電子巡井一次，巡井頻率是人工巡井的800多倍。這個(gè)氣田將來生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到200億立方米以上，建設(shè)的氣井和集氣站將分別達(dá)到上萬口、120座，數(shù)字化管理可將用工的目標(biāo)控制在2000人以內(nèi)。數(shù)字化給長慶人觀念帶來革命性變革，成為長慶油田實(shí)施低成本戰(zhàn)略、加快油氣田開發(fā)的驅(qū)動(dòng)力。
3、數(shù)字化大油田的構(gòu)建
3.1調(diào)度中心數(shù)據(jù)平臺(tái)
在其信息中心油田可采用企業(yè)級(jí)的實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)庫，匯集各采油（氣）廠的數(shù)據(jù)，采用面向SOA的服務(wù)的多層架構(gòu)軟件平臺(tái)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)無縫集成，將超過眾多廠家的SI在統(tǒng)一平臺(tái)上進(jìn)行開發(fā)、實(shí)施和部署。將所有廠區(qū)工藝畫面都進(jìn)行了適合于WEB發(fā)布的形式重新組態(tài)，按地圖中不同的節(jié)點(diǎn)配置不同的INDEX.HTM文件，可以很直觀的從電子地圖訪問到某廠的某個(gè)站控系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行情況。
利用SOA架構(gòu)的接口標(biāo)準(zhǔn)化、業(yè)務(wù)功能模塊化、跨平臺(tái)和重用性等優(yōu)點(diǎn)集成視頻系統(tǒng)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控生產(chǎn)、生活區(qū)安全關(guān)鍵點(diǎn)狀態(tài)；安全異常、突發(fā)事件自動(dòng)報(bào)警及應(yīng)急指令調(diào)度處理；集成管理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了物資供應(yīng)部門從計(jì)劃到采購、庫存、消耗整個(gè)物流的管理過程，實(shí)現(xiàn)了采購業(yè)務(wù)與投資計(jì)劃、財(cái)務(wù)與成本、庫存等信息集成，提供油田所需各類物資管理報(bào)表，利用系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行全局性的統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算，為領(lǐng)導(dǎo)提供決策支持。
3.2力控軟件與視頻系統(tǒng)的集成
與視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行良好的集成，支持SCADA畫面如何與視頻畫面進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，可以與數(shù)字視頻技術(shù)基于服務(wù)器端與客戶端方式的開放融合。
