基于PI實時數據庫的頁巖氣生產數據質量控制研究

王道奇 符浩 周聰 楊毛佼

中國石油西南油氣田公司通信與信息技術中心 四川 成都 610051

概述

油氣田生產數據平臺是結合自動化技術、計算機技術、網絡技術、信息工程技術與智能技術，以PI實時數據庫為核心實現了一線生產單元各類生產數據的匯聚、存儲、管理及服務發布，為各業務系統提供準確及時的數據服務。

隨著油氣田頁巖氣生產數據持續增多，數據應用需求日益增大,油氣生產對數據規范性、一致性與準確性提出了更高要求。本文分析了頁巖氣生產數據采集、傳輸及應用過程中數據時間標簽及時鐘不同步、層級數據不一致、數據傳輸鏈路缺乏監控等問題，提出頁巖氣生產數據質量控制思路，規范數據質量控制標準，優化數據管理方法，為頁巖氣生產態勢感知提供高質量的數據支撐。

1 頁巖氣生產數據質量管理現狀

1.1 數據采集現狀

油氣田生產數據平臺PI數據庫已接入頁巖氣壓力、溫度、液位、計量等7000余點生產數據，實時數據不同程度存在點名編碼不規范、各級實時數據不一致、數據不準確的問題，對各應用系統及數據開發利用支撐能力不足[1]。

1.2 數據傳輸現狀

生產數據平臺主要匯聚SCADA系統數據，SCADA系統數據標簽來源于其作業區、二級單位各級服務器時鐘，生產數據平臺數據時間標簽來源于其二級單位服務器時鐘。各級服務器時鐘不同步導致數據傳輸一致性及數據可信度較差。

1.3 數據服務發布現狀

生產數據的發布是通過生產數據平臺PI數據庫系統的OPC Server接口和OLEDB接口實現數據發布供上層應用系統調用，目前沒有統一對外發布的Web Service接口，發布接口無封裝，數據無處理。

2 數據質量控制解決思路及方法

基于生產數據平臺PI實時數據庫，按照“先控制、后評估、再優化”的數據質量控制實施策略，研究分析頁巖氣生產數據質量問題。本文從數據點采集規范性、數據傳輸一致性及數據服務發布標準化等方面入手，總結提煉數據質量控制思路，形成頁巖氣生產數據質量控制方法，優化數據質量管理功能，提高生產數據質量及利用率。

2.1 頁巖氣生產數據采集質量控制

通過現場自控儀表及物聯設備采集的生產數據，在點位編碼上滿足油氣田相關規范標準，在點位描述上遵循“二級單位全稱+作業區全稱+井站全稱+設備描述”，模擬量提供完整的單位描述及量程，狀態量提供完整的輸出說明。通過數據平臺數據點匹配對照現場生產裝置及工藝流程，確保采集的數據點命名、描述、屬性配置信息完整性，形成高質量的數據點表，實現數據采集的質量控制[2]。

2.2 頁巖氣生產數據傳輸質量控制

（1）數據傳輸及時性控制。頁巖氣生產數據由現場自控儀表設備采集完成。現場人員通過RTU/PLC配套的配置調試工具實時觀察采集數據的刷新變化；中心站、作業區、二級單位各級人員通過SCADA系統監控實時數據變化情況，同時在油氣田生產數據平臺部署時鐘同步監測軟件，實時監測數據傳輸鏈路各服務器時鐘是否同步，若出現數據傳輸滯后或未變化情況，立即開展數據恢復。

（2）數據傳輸一致性控制。對油氣田生產數據平臺PI數據庫與二級單位OPC服務器兩個層級數據進行點位映射和數據屬性快速檢索，對比各層級同一數據點位描述、屬性的一致性，標注不一致的數據點，確保各層級數據傳輸一致性。

2.3 頁巖氣生產數據入庫質量管理

（1）數據入庫檢查。根據檢驗規則開展接入數據校驗，主要包括以下內容：

1）數據標簽編碼規范性：是否依照油氣田統一的數據編碼規范進行編碼，對編碼錯誤的數據點給予提醒。

2）數據上傳準確性：核實數據點實時刷新頻率，檢查數據值合規性，確保數據點無報錯情況[3]。

（2）實時數據查詢核對。管理人員通過數據點位編碼、中文描述查詢數據，獲取數據點當前數據值和時間戳，以便與現場儀表讀數開展核對，完成對該數據點傳輸延遲程度的檢查。

（3）數據在線率檢查及告警管理。設定數據類型和監測頻率，動態監測數據點位刷新狀態和報錯情況，根據持續時間、數據值變化區間兩個維度自定義數據點告警規則，當數據實時情況到達告警閾值時，將告警信息反饋至管理人員。

2.4 數據服務發布管理

基于PI實時數據庫數據接口集成技術，實現數據服務封裝標準化，通過PI System數據訪問協議，調用基礎接口API及SQL語句，開發數據查詢服務，形成可被多專業應用系統調用的數據服務。

按照數據業務類型（壓力、溫度、液位、計量等）、數據點屬性（所屬井站、所屬設備）、數據抽稀取樣（整點數據、指定時間間隔數據等）的多維度數據應用需求，提供實時數據值、歷史數據、組態圖、生產數據抽稀查詢等服務[4]。

圖1 數據服務封裝技術架構

3 結束語

本文提出了基于PI實時數據庫的頁巖氣生產數據質量控制思路，形成一套有效的數據質量管控方法，將頁巖氣生產數據質量規范化、標準化控制貫穿到數據采集、傳輸及應用各個環節，為頁巖氣生產態勢感知及各級應用提供高質量的實時數據應用服務，滿足油氣田生產運行實時化、全過程可視化管理需要。