通信聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在石油工業(yè)采油自動(dòng)化領(lǐng)域中
| 一、結(jié)合油田實(shí)際的生產(chǎn)需要，采油自動(dòng)化的主要應(yīng)用如下： 1.1地面生產(chǎn)管理中的主要應(yīng)用： ?。?）抽油系統(tǒng)的監(jiān)控與管理 如：抽油機(jī)、井場資料的錄取；示功圖連續(xù)采集和診斷。 （2）計(jì)量站和集中處理站的正常安全監(jiān)控。 1.2在地質(zhì)管理中的應(yīng)用 （1）利用準(zhǔn)確、豐富的油、氣、水計(jì)量資料進(jìn)行日常動(dòng)態(tài)分析, ?。?）依據(jù)流壓變化情況確定工作制度的合理性 ?。?）根據(jù)油井產(chǎn)量、流壓、含水變化，指導(dǎo)相關(guān)注水井合理注水。 1.3油藏工程方面的應(yīng)用 抽油井實(shí)時(shí)油層中部壓力監(jiān)測，可有效地獲取大量油藏信息。 二、海上自動(dòng)化系統(tǒng)簡介 海上淺海油田，采油自動(dòng)化是保證可靠運(yùn)行的必要手段。 2.1實(shí)施海上自動(dòng)化工程的必要性 淺海油田位于渤海灣的淺海、極淺海海域，海域水深10m左右，該油區(qū)自然環(huán)境和氣候條件惡劣， 春冬季多風(fēng)浪，******風(fēng)速33m/s，氣候潮濕，冬季有30-40cm厚的海冰。 由于海上環(huán)境惡劣，簡易采油平臺設(shè)計(jì)空間有限，這就要求衛(wèi)星平臺管理為無人值守。 2.2自動(dòng)化系統(tǒng)簡介及管理模式 SCADA監(jiān)控系統(tǒng)是淺海油田自動(dòng)化系統(tǒng)的核心。系統(tǒng)包括: 軟件監(jiān)控系統(tǒng)； 硬件主要是陸地中心站和海上中心平臺站的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)以及各衛(wèi)星平臺的可編程控制器組成的遠(yuǎn)程終端RTU。 管理模式采用三級管理：參見附圖 第一級： 陸地中心站。在陸地控制中心可以監(jiān)視及控制整個(gè)淺海油田的生產(chǎn)狀態(tài)，處理油田生產(chǎn)信息，打印油田生產(chǎn)報(bào)表，為動(dòng)態(tài)分析、數(shù)值模擬及油藏描述提供數(shù)據(jù)。 第二級： 中心平臺站。 設(shè)在中心一號及中心二號平臺。中心平臺控制中心可以監(jiān)控中心平臺站及周圍所屬衛(wèi)星平臺站的生產(chǎn)運(yùn)行情況，并通過擴(kuò)頻微波向陸地中心站傳送數(shù)據(jù)。 第三級： 衛(wèi)星平臺站。 每個(gè)采油平臺設(shè)置一個(gè)衛(wèi)星平臺站。衛(wèi)星平臺站由遠(yuǎn)程終端(RTU)完成采油平臺數(shù)據(jù)采集處理判斷,并通過450M無線信道發(fā)往中心平臺站,同時(shí)接收中心平臺站發(fā)來的控制命令,實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星平臺的遙測遙控。 2.3自動(dòng)化在海上采油工程中的應(yīng)用 (1) 機(jī)采井監(jiān)控； (2) 原油升溫設(shè)備測控； (3) 自動(dòng)選井計(jì)量； (4) 平臺進(jìn)線電流電壓檢測； (5) 安全系統(tǒng)監(jiān)控； (6) 井下壓力計(jì)參數(shù)檢測； (7) 采油平臺入海管緊急關(guān)斷； (8) 海水凈化、 注水設(shè)備、單井注水量的監(jiān)控。 三、工業(yè)自動(dòng)化的理想方案—串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)解決方案 近幾年來, 以太網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已逐漸在自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)內(nèi)被廣泛的采用，取代傳統(tǒng)的串口通信而成為自動(dòng)化系統(tǒng)通信的主流。 在這種趨勢下,以 TCP/IP 和以太網(wǎng)為代表,成熟度較高的開放式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，正逐漸地被應(yīng)用在各個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)中。為石油工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的改造和提高提供了廣闊前景。 3.1石油信息網(wǎng)建設(shè)已初具規(guī)模 我國大型石油企業(yè)包括：十幾個(gè)石油管理局、管道局、物探局。信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初具規(guī)模，已建PDH、SDH數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)4.5萬波道公里，光纜5萬芯公里。交換機(jī)容量112萬門、移動(dòng)通信2萬戶。衛(wèi)星系統(tǒng)站點(diǎn)200個(gè)站，體制分別為：單路單載波（SCPC）、時(shí)分多址（TDMA），以話音和384K、2Mb圖象傳輸為主。構(gòu)成計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)（廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)）聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通道。石油股份公司二期信息網(wǎng)絡(luò)改造工程中，集團(tuán)公司至通信公司光纖開通622Mb/s，通信公司至各油田開通2-8 Mb/s構(gòu)成廣域網(wǎng)絡(luò)傳輸骨架，全國石油站點(diǎn)60個(gè)。這是石油工業(yè)實(shí)現(xiàn)采油自動(dòng)化、生產(chǎn)管理現(xiàn)代化的******資本。為適應(yīng)油氣田勘探、開發(fā)、生產(chǎn)和管理的需要，每個(gè)油田的信息網(wǎng)絡(luò)骨干網(wǎng)，均采用千兆以太網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，大部分千兆三層交換機(jī)選擇Accelar8600，千兆端口數(shù)量可達(dá)64個(gè)，對外與CERNET和INTERNET互連，其高性能、高可靠性符合油田互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)要求。 在我國西部開發(fā)中，管道局先后建設(shè)陜京線、蘭州至成都、山東臨邑至南京等數(shù)條輸油管道及信息網(wǎng)絡(luò)工程、管道局綜合數(shù)據(jù)庫工程。西氣東輸管道干線（輪南—上海），全長4000公里，規(guī)模巨大、投資巨大，系統(tǒng)包括：首末站各一座，中間壓氣站、分輸站和分輸清管站數(shù)十座，具有遠(yuǎn)控的截?cái)嚅y室和陰極保護(hù)站數(shù)百座。由于西氣東輸管線跨越的地域廣，地形復(fù)雜，途中穿越無人的荒漠和戈壁灘，人煙稀少的祁連山區(qū)、呂梁山區(qū)和太行山區(qū)，因此，首末站、壓氣站和分輸站為有人值守站場。其余均為無人職守站。自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸工程一般選擇光纖或衛(wèi)星通信方式。 3.2衛(wèi)星TCP/IP數(shù)據(jù)傳輸技術(shù) 石油企業(yè)建設(shè)了兩個(gè)我國******的衛(wèi)星SCPC及DTMA/VAST系統(tǒng)。衛(wèi)星通信具有覆蓋面大，傳輸距離遠(yuǎn)，不受地理?xiàng)l件限制等優(yōu)點(diǎn)，利用衛(wèi)星通信的寬帶IP數(shù)據(jù)系統(tǒng)將有很大的發(fā)展前景 1. IP over衛(wèi)星 這里的衛(wèi)星主要指現(xiàn)階段的C或Ku波段靜止軌道衛(wèi)星，可用于作為地面網(wǎng)中繼的大型關(guān)口站，或VAST衛(wèi)星通訊網(wǎng)。這種方式主要采用協(xié)議網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)。整個(gè)過程中，協(xié)議網(wǎng)關(guān)將端到端的TCP連接分成三個(gè)獨(dú)立部分：一是客戶機(jī)與網(wǎng)關(guān)的遠(yuǎn)程TCP連接；二是兩個(gè)網(wǎng)關(guān)間的衛(wèi)星協(xié)議連接；三是服務(wù)器方網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器間的TCP連接。 這一結(jié)構(gòu)采取分解端到瑞連接的方式，既保持了對最終用戶的全部透明，又改進(jìn)了性能。 IP over 衛(wèi)星 ATM 為了滿足多媒體通信業(yè)務(wù)的需求，許多寬帶衛(wèi)星計(jì)劃正在快速發(fā)展中，采用Ka波段、星上處理和ATM技術(shù)是其主要特點(diǎn)。IP over衛(wèi)星 ATM使寬帶衛(wèi)星能夠無縫傳輸Internet業(yè)務(wù)，因而這種方式的衛(wèi)星IP網(wǎng)將更好地滿足未來人們對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?nbsp; 衛(wèi)星TCP/IP傳輸研究的主要問題有QOS和協(xié)議帶寬效率等方面。 3.3 工業(yè)自動(dòng)化的理想方案—串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)解決方案 ?。?）以太網(wǎng)絡(luò)下獨(dú)立操作的串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器 NPort Server 產(chǎn)品, 能夠讓眾多的串口設(shè)備連接上網(wǎng)絡(luò)，是專為串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)設(shè)計(jì)連接的橋梁，將成為一種規(guī)范.其特點(diǎn)如下: 無需更改您的應(yīng)用程序即可讓您串口設(shè)備立即聯(lián)網(wǎng)；可帶電熱插拔；系統(tǒng)擴(kuò)充容易；安裝快捷，管理、維護(hù)方便 。 ?。?）遠(yuǎn)程控制臺管理 具有集中式控制臺管理；無人設(shè)備的遠(yuǎn)程開/關(guān)機(jī)；遠(yuǎn)程電源管理；遠(yuǎn)程路由設(shè)置；遠(yuǎn)程撥入訪問；串口編程、調(diào)試；雙機(jī)冗余數(shù)據(jù)擷取系統(tǒng)等全方位IT管理。 四、油田自動(dòng)化發(fā)展的回顧與思考 陸地油田大多屬于溫?zé)釒Ц珊禋夂騾^(qū)，其特點(diǎn)是夏季酷熱，冬季嚴(yán)寒，全年雨量少，晝夜溫差大，多大風(fēng)和風(fēng)沙，干熱風(fēng)危害嚴(yán)重。工作條件艱苦。灘海油田遠(yuǎn)離陸地、環(huán)境惡劣，采油平臺空間有限、要求工作人員越少越好，直至無人值守，為了確保采油平臺安全生產(chǎn)，必須采用先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、可靠的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。 以往油田自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)施方案中要求數(shù)據(jù)采集點(diǎn)、遙控點(diǎn)規(guī)模龐大，功能過細(xì)，造成投資過大，較大投資用在數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)及專線基礎(chǔ)建設(shè)上，造成重復(fù)建設(shè)，總體經(jīng)濟(jì)效益下降?？偨Y(jié)了十多年搞自動(dòng)化的經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn)，提出采油自動(dòng)化建設(shè)的基本思路為： 1、 自動(dòng)化技術(shù)方案應(yīng)廣泛的采用以 TCP/IP 和以太網(wǎng)為代表的成熟度較高的開放式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這不僅提高了系統(tǒng)可靠性，又節(jié)省了投資 2、 降低成本，有可能的效益，或提高了油田的綜合經(jīng)濟(jì)效益 3、 發(fā)揮生產(chǎn)單位積極性很重要，自動(dòng)化技術(shù)方案應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn) 工藝，因地制宜，力求簡化。 4、技術(shù)培訓(xùn)先行，項(xiàng)目完成，維護(hù)人員也培養(yǎng)出來了，生產(chǎn)值班人員要認(rèn)真減下來， 5、 就目前的工藝流程，對測控參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，使測控 點(diǎn)和控制點(diǎn)達(dá)到最優(yōu)化。也就是說，測控系統(tǒng)的采集點(diǎn)和 控制點(diǎn)越少越好 6、 一次儀表選型上應(yīng)按無人值守標(biāo)準(zhǔn)要求。可靠性放在第一位。 |
