油田智能化站庫建設技術研究

何立蘭

（山東海盛海洋工程集團有限公司，山東東營 257237）

近年來，我國的測控技術發展迅速，測控系統已經開始在不同類型的油田站段、庫段順利地測量生產數據、檢測參數和進行生產過程控制等工作，對油田生產的科學合理性具有關鍵的指導作用，即測控系統的實際運行對油田生產的安全性起到了決定性作用，同時也能避免不必要的成本和資源浪費。特別是近年來，隨著智能儀表與計算機技術的集成，以及諸多先進的測控技術，油田生產的自動化不斷突破，成果頗豐。這將有助于今后更好地處理油田生產事務，提供必要的技術支持。但這種制度還存在弊端，相關技術人員要以豐富的實踐經驗為基礎，進行不斷的優化升級。

1 我國油田站段測控系統存在的問題

油田站采用高端測控系統后，現場生產管理變得更加方便，現有生產成本也得到了更加合理地降低。但是，由于油田站場、倉庫使用的測控儀表標準不統一，現場作業人員難以跟上測控系統技術和產品創新的步伐，難以提供有針對性的維護方案，使油田站場監控系統局部或完全停機，測控系統不僅直接制約油田生產管理的有效性，同時也影響了現場操作和控制人員的工作進度。對于油田實際生產環節中測控系統的重要性和可靠性，相關人員產生了更深刻的質疑，在上述不利因素廣泛交織后，測控系統在油田生產開發過程中面臨了許多不利的困難和挑戰[1]。在這種背景下，有關人員有必要調查相關油田測控系統的設計狀況，并結合豐富的實踐經驗，制定和實行協調改進方案。

2 對我國油田站庫系統未來優化設計的幾點建議

為了有效地糾正上述不利情況，必須不斷優化油田站段的測控系統。其核心原則是將改造成本和運行消耗降到最低，依據各種高端技術，進行優化調整，提高系統運行效益至更高的水平，優化設計的建議詳情如下。

2.1 站段控制室測控系統設計模式的科學創新

測控技術在近年來不斷發展，儀表測控產品的可靠性大大提高，油田自動化系統中，控制室進過改造之后，大部分傳統的顯示儀表將被計算機監控系統所取代。目前國內大多數油田采用的測控技術可分為工業計算機板、可編程序控制器、單點模塊、小管理系統等。通過不斷實驗，我們發現上述制度的運作有以下優點和缺點。

第一，IC 板系統具有較早的應用時間和較低的價格，但抗干擾能力不夠理想，容易出現故障集中定位的情況，會導致系統的可擴展性降低；第二，單點模塊系統將側重于PLC 類、可編程序控制器；第三，DCS 即傳統的小型管理系統，結合了計算機終端、CRT、通信技術、控制技術，具有控制性能好、系統運行效率高、軟件編程程序容易上手等優點。過于強大的系統功能，造成成本過于昂貴，因此有可能實現復雜的控制規律，包括前饋控制、自適應控制、最優控制和非線性控制控制；最后，可編程控制器（PLC），或稱可編程序控制器，本質是一種集中控制設備，主要應用于工業現場。其優點包括能穩定的運行，并且擁有很強的抗干擾能力，以及易于軟件編程和維護。現在新開發的可編程序控制器，與過去的PLC（單純實現開關控制和PID調節等）有了根本的區別，特別是隨著模具和控制等學科的日益完善，可編程序控制器不斷將各種高端新技術元素融入自身，更增強了這一部分控制器的操作性能[2]。

結合上述情況和有關油田站段的實際情況，在聯合站的轉運站和控制室中，監控系統的數量有兩套，占總數的50%以上，包括常規的盤式二次儀表和微機系統（僅用于計量）。在這種環境的影響下，油田站段測控系統中的空間機房在長時間使用后，由于電氣元件老化和磁盤布局紊亂等問題交織在一起，在現場進行系統的維護和控制十分困難，同步狀態使得現場維護人員的實際工作量和維護成本同步增加。

2.2 適當執行新的測量和控制系統設計規范和詳細規則

油田地面工程站段自動控制設計規定在我國實施以來，對不同類型的站段、生產環節的自動控制點設置和自動控制設備選型提出了全新的要求。經過連續應用，不同類型站庫的測控系統的應用和設備明顯提供了更為理想的標準用途，保證了系統的運行。然而，一些不合實際的問題仍然存在于該規范中。因此，在設計時，要結合實際生產條件配備相應的測試儀器，以此保證今后測控系統設計規程能夠進行合理的實施。

首先，給生產參數配置重復監測點。例如加熱裝置，出口與加熱段之間的溫差太小。同時，加熱部分的溫度一般安裝在加熱爐的頂部，甚至有些設備沒有及時維修就有嚴重損壞的跡象。今后，建設性的做法是盡快將出口溫度選作遠程監測點；其次，某些生產參數監測點配置不合理，包括氣體輸送和消耗流量檢測儀表。目前通常采用的智能流量計同時具有流量、溫度和壓力傳感器，但采用雙檢測技術的儀表已經包含了壓力和溫度信號，可以在傳輸到微機上時直接做補償計算，所以無需對外部溫度和壓力信號進行反復的遠程傳輸配置[3]。根據上述情況，只有綜合考慮各種實際因素，才能推導出一類規范，能更好的適應測控技術以及現代計量的要求，以便能規范化地操作和維護油田不同類型測控、計量系統，避免繁瑣的程序和過程，提高系統在油田實際生產中的適應性，以期用最小的投資獲得最大的效益。

2.3 以數據平臺為依托建設數字化站庫

我國物聯網的生態環境越來越成熟，物聯網在工業領域的應用需求越來越強。工業物聯網將把生產過程中的每一個環節和設備變成數據終端，全面收集底層基礎數據，進行更深層次的數據分析和挖掘，提高效率，優化運營。設備信息的實時準確采集已經成為工業物聯網過程中需要解決的首要問題。為了更好地利用A11 建設成果，發掘海量采集數據的價值，提高油氣生產管理水平和效率，在智能油田建設理念的指導下，建立了站庫監控系統，系統運行穩定，能夠完成實時數據采集。然而，隨著信息化建設的不斷完善，收集的數據點越來越多，需要收集的數據量也越來越大。數據采集的實時性和海量數據存儲后的可讀性是否成為后續軟件應用的最大瓶頸。在采集頻率和數據存儲方面，所開發的系統不足以滿足物聯網設備的監控需求。因此，有必要引進先進的技術和軟件，構建滿足油田業務需求的高性能實時數據平臺中心。隨著大數據技術和物聯網在油氣生產中的深入引進，老油田面臨著裝車成本高、自然磨損加劇、管理方式落后等緊迫問題，基于標準化設計和數字化建模，對傳統堆場無人值守、抽油機工況智能診斷分析，如視頻監控站庫的智能報警效果，從而建立了全新的生產組織方式、生產管理、運營管理體系，降低了人工成本、運營成本，并將智能化水平進行了提高，讓老領域煥發出新的活力。針對集輸聯合站安全環保生產要求，設計了一種基于人工智能技術的安全預警可視化系統。[4]該系統是利用機器學習、知識地圖和數字雙生人工智能分析技術，并依托現有互聯網平臺數據領域，將專家知識和智能算法充分混合，輔助構建站庫安全生產管理模式，對生產支持臺庫實行智能診斷分析，并可以做到實時安全預警，有效提高了工況診斷的效率和準確性[5]。

3 站庫預警可視化指揮系統的應用

站段預警可視化指揮系統的組成部分有：操作系統層、超級地圖和Geostar 三部分，它們都是國產的GIS 軟件。但是GIS 和CAD 系統都可以實現目標與參考的連接，都具有空間坐標系，可以滿足圖形數據的拓撲關系描述，同時也能滿足非圖形屬性數據的處理[6]。

（1）操作系統。為了增加操作系統與軟件的兼容性，應用服務器以及數據服務器采用的操作系統平臺為Windows 2000/2003，應用層客戶端使用操作系統平臺為Windows xp/7。

（2）數據管理。并行使用網絡關系數據庫Sqlserver、單機高性能訪問數據庫和文件類型三種模型，將系統的性能得到大幅度提高，可以有效地管理系統數據和各種外部數據。

（3）引擎平臺。利用自行開發的3D 引擎平臺，可以實現各種數據連接，實現生成圖像、管理、編輯、數據調度、查詢、存取、統計等功能，不需要用戶直接接觸數據。

（4）系統應用。這一層是客戶端終端，可以通過可視化環境進行定制，可以用于Internet Explorer 3D 瀏覽，并為其他應用系統提供可視化界面。

4 結語

測控系統的應用在油田生產開發過程中至關重要，但設計方案完善與否、儀器設備的使用是否科學合理，決定了系統能否穩定運行。因此，在今后優化和完善油田站段測控系統的過程中，既要考慮節省投資、降低勞動強度、系統運行穩定性等要求，又要結合個人的實際經驗和最新技術，探索一條新的實時運行控制路徑。相信從長遠來看，它將為中國油田的可持續發展提供取之不盡的支持和引導力量。