一、系統(tǒng)概況

1、立項背景

與發(fā)達國家相比我國石油開采技術(shù)水平還有一定差距，目前我國的采油井95%以上是機采，大多數(shù)數(shù)據(jù)采集依靠人工完成，雖然一定程度上已建立了石油MIS信息管理系統(tǒng)，但油井現(xiàn)場的數(shù)據(jù)還不能實現(xiàn)無縫上傳，集中采集，無法實現(xiàn)高效的采油調(diào)度管理。 通過建立油田生產(chǎn)自動化實時全過程監(jiān)控的SCADA系統(tǒng)，使油田已建或在建信息網(wǎng)絡(luò)向井口擴展，實現(xiàn)油井數(shù)據(jù)的實時傳送和信息網(wǎng)絡(luò)的無縫鏈接，逐步形成油田生產(chǎn)管理與監(jiān)控一體化的信息中心，將成為油田井網(wǎng)監(jiān)控和生產(chǎn)調(diào)度管理的整體解決方案。

2、油田概況

某油田高尚堡油田采油作業(yè)區(qū)位于唐海縣東南約25公里處，區(qū)域面積約70平方公里。管理著7座轉(zhuǎn)油站、43座計量站、5座注水站、1座聯(lián)合站和一座油氣處理廠。油田大多數(shù)的數(shù)據(jù)依靠人工完成，為實現(xiàn)整個油田統(tǒng)一管理和生產(chǎn)的自動化，通過建立ECHOSCADA系統(tǒng)實現(xiàn)油田的監(jiān)視、控制和數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)聯(lián)合站、油氣處理廠、計量站、轉(zhuǎn)油站、注水站和現(xiàn)場測控單元數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，為了實現(xiàn)對井口設(shè)備遠程的遙控，并能夠?qū)ιa(chǎn)數(shù)據(jù)的歸檔保存管理等。

3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，它可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠動系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)是以計算機為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運行設(shè)備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。由于各個應(yīng)用領(lǐng)域?qū)CADA的要求不同，所以不同應(yīng)用領(lǐng)域的SCADA系統(tǒng)發(fā)展也不完全相同。

目前，國外已廣泛采用SCADA系統(tǒng)來實現(xiàn)對城市燃氣管道的自動監(jiān)控和自動保護，并已發(fā)展成為燃氣管道自動控制系統(tǒng)的基本模式。SCADA系統(tǒng)的工作原理是：根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得的系統(tǒng)運行工況參數(shù)與設(shè)計工況參數(shù)的比較結(jié)果，然后通過由調(diào)節(jié)閥和與之配套的電動、氣動、電液聯(lián)動或氣液聯(lián)動執(zhí)行機構(gòu)以及檢測被調(diào)參數(shù)的儀表等組成的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)對某些偏離設(shè)計工況的運行參數(shù)進行自動糾偏調(diào)節(jié)。

ECHO SCADA 系統(tǒng)是真正的分布式數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)上每一臺計算機都是一個獨立的節(jié)點，每個節(jié)點獨立執(zhí)行系統(tǒng)初始分配的任務(wù)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點就是不會因為一個節(jié)點的離線而影響整個網(wǎng)絡(luò)的運行。ECHO SCADA系統(tǒng)通過客戶機/服務(wù)器模式進行節(jié)點對節(jié)點的通訊，是網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點共享數(shù)據(jù)。ECHO SCADA 系統(tǒng)在廣域網(wǎng)上運行時，遠程訪問不同位置上的節(jié)點就如同訪問本地局域網(wǎng)上的節(jié)點一樣。測控中心是EchoSCADA系統(tǒng)的核心，運行EchoSCADA軟件，負責(zé)現(xiàn)場測控單元的集中監(jiān)控和系統(tǒng)的配置、管理、維護。硬件網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如下：

4、軟件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)軟件使用Windows XP平臺，安裝在SCADA 系統(tǒng)的操作站、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、主備SCADA服務(wù)器中，主要是考慮到該操作系統(tǒng)在工業(yè)控制中使用的安全性和可靠性，保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)庫軟件選用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫ORACLE9.i，安裝在系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器中，完成系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)的存儲、記錄等。

ESPIDER 軟件中的ESPIDER SQL/ODBC 模塊能方便地將EXPIDER SCADA實時數(shù)據(jù)庫中的實時數(shù)據(jù)插入ORACLE歷史數(shù)據(jù)庫中。

系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如下圖：

二、系統(tǒng)分析

1、 采用先進的油田自動化技術(shù)提高油田生產(chǎn)效率：

提高油田生產(chǎn)效率，減輕油田生產(chǎn)人員的勞動強度，減低油田生產(chǎn)管理成本是EchoSCADA系統(tǒng)的主要目標。本系統(tǒng)為實現(xiàn)此目的實現(xiàn)了計量站油井遠程數(shù)據(jù)采集、遠程控制、遠程視頻監(jiān)控等，為計量站油井實現(xiàn)無人值守打下了良好的基礎(chǔ)，同時有助于油田生產(chǎn)管理減員增效。具體子系統(tǒng)描述如下：

ECHO監(jiān)控仿真子系統(tǒng)：該系統(tǒng)是整套油田自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，主要實現(xiàn)抽油井、自噴井、螺桿泵井、計量站、轉(zhuǎn)油站等的參數(shù)采集與常規(guī)控制，操作員通過友好的人機界面可在遠端實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的巡檢和日常操作等所有功能，同時本系統(tǒng)還提供所有參數(shù)的異常報警，使操作員以最快的速度獲得現(xiàn)場生產(chǎn)的異常信息而及時進行處理，避免事故的發(fā)生。仿真子系統(tǒng)的典型界面如下：

ECHO計量子系統(tǒng)：計量子系統(tǒng)是ECHOSCADA系統(tǒng)的核心，它的核心任務(wù)是完成油井井號的選擇及決定單井的計量時間，實現(xiàn)油井油、氣、水三相自動計量。自動排序計量是操作員只要一次排好本日要計量所有的井號及相關(guān)參數(shù)，那么系統(tǒng)就會自動按順序執(zhí)行計量工作，不在需要操作員額外的干預(yù)。

單井量油子系統(tǒng)：是安控公司針對油田生產(chǎn)計量的需要，研發(fā)、生產(chǎn)的國內(nèi)含游桿泵抽油機流量計算系統(tǒng)。適用性強：實時連續(xù)計量，保證計量結(jié)果的真實性和代表性。在油井生產(chǎn)后期階段的間歇出油、間抽工作和井況變化較大的情況下，同樣能夠適用。 RTU與中控室的通信失敗不影響產(chǎn)量計量的連續(xù)性和計量精度。

視頻監(jiān)視子系統(tǒng)：本系統(tǒng)采用的是嵌入式WEB服務(wù)器技術(shù)，現(xiàn)場不需要放置視頻主機，工作人員可以直接用瀏覽器（如IE）觀看瀏覽器上的界面。同時中控室放置兩臺大屏幕監(jiān)視主機可同時監(jiān)視32個現(xiàn)場的實時畫面。系統(tǒng)還具有控制云臺操作、集中與計劃錄象存儲、對講等功能。

2、 全面的自動化保護技術(shù)保障油田生產(chǎn)安全：

本套系統(tǒng)綜合其它各兄弟油田的安全生產(chǎn)經(jīng)驗及本油田多年的生產(chǎn)安全技術(shù)積累，制定了比較完備的設(shè)備安全生產(chǎn)保護措施，具體描述如下：

計量間安全保護措施：計量間包括超壓報警，可燃氣體報警（轉(zhuǎn)油站）、設(shè)備故障報警、超溫報警等功能，發(fā)生報警時系統(tǒng)會自動聯(lián)動設(shè)備到安全狀態(tài)避免事故發(fā)生。

智能抽油機控制器安全模塊：抽油機具備負荷超載/欠載報警停機功能，有效減少抽油機卡桿斷桿事故的發(fā)生；同時具有油壓套壓超壓報警功能，提示工作人員注意油井是否有瞥壓的危險。

3、 高效、精細的能耗管理：

節(jié)能技術(shù)是當前油田生產(chǎn)非常關(guān)注并飛速發(fā)展的技術(shù)，本系統(tǒng)立足于冀東油田生產(chǎn)實際情況，有效利用現(xiàn)有資源，在不增加額外的節(jié)能設(shè)備及投資情況下實現(xiàn)精細的能耗管理。

智能抽油機控制器節(jié)能措施：智能控制器采集地下負荷功圖與電流圖，根據(jù)功圖做地質(zhì)分析，為抽油機實現(xiàn)抽油間抽、空抽等節(jié)能控制提供直接的參考資料，同時提供了智能間抽、空抽控制的接口。

電量使用的能耗管理：系統(tǒng)可以計算出抽油機電機或螺桿泵的實時功率，統(tǒng)計每臺電機每小時、每天的有功和無功電能，提供每臺抽油機的用電量。同時可根據(jù)系統(tǒng)采集的功率因數(shù)等分析合適的電機功率，幫助工程師合理選擇電機實現(xiàn)能耗的精細管理。

4、 功能強大的輔助生產(chǎn)管理功能：

本系統(tǒng)開發(fā)時引入了智能生產(chǎn)管理概念，根據(jù)冀東油田實際生產(chǎn)情況和國內(nèi)外油田生產(chǎn)管理及數(shù)據(jù)分析的先進理念與技術(shù)為冀東油田定制開發(fā)了一套油田生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)EOPEN系統(tǒng)。

EOPEN功能描述：

①。具有數(shù)據(jù)采集和錄入功能：可采集油井、注水井、計量站、轉(zhuǎn)油站及層位、區(qū)塊的動態(tài)與靜態(tài)信息，并提供靈活的增加、刪除、修改功能。

②。方便的查詢功能：可輸入時間、井號或其它關(guān)鍵字的模糊查詢，可自定義查詢條件，查詢結(jié)果以文字、圖行、表格的方式表示，支持WEB瀏覽和菜單方式查詢。查詢信息包括采油設(shè)施基本信息、生產(chǎn)信息、管理信息、告警信息等。

③。系統(tǒng)采用開放式結(jié)構(gòu)，預(yù)留各種數(shù)據(jù)接口，方便與各種系統(tǒng)互聯(lián)；具有方便的維護功能，和嚴謹?shù)挠脩舭踩芾怼?/p>

5、 高技術(shù)含量的抽油機智能分析軟件：

安控依托本身技術(shù)優(yōu)勢和多年的油田應(yīng)用工程經(jīng)驗，開發(fā)了ECHO油井示功圖分析軟件。軟件根據(jù)故障智能分析提供解決對策，工程師還可以完善對策庫，對每一次故障解決進行記錄使軟件具有自學(xué)習(xí)功能。工程師通過該軟件準確快速判斷油井生產(chǎn)情況，做出正確的解決方案。

6、 先進的信息化管理：

為了方便油田信息化管理，本系統(tǒng)開發(fā)了WEB發(fā)布功能，工作人員在取得一定權(quán)限后可利用WEB瀏覽器實時查看、查詢生產(chǎn)信息。系統(tǒng)利用微軟ITS新技術(shù)，遵循所見既所得的功能，除正常的頁面流程等發(fā)布外，實現(xiàn)了趨勢、報警、報表的實時WEB發(fā)布而不需要額外的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器支持，降低了系統(tǒng)成本。

三、結(jié)語

北京安控科技發(fā)展有限公司成立以來，承建了國內(nèi)多個油田中控室的自動化系統(tǒng)工程，憑借安控人的高尚的職業(yè)精神和辛苦的努力與付出，為中國的油田自動化事業(yè)作出了自己的貢獻。