油田數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維體系分析

侯偉超

摘要：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展正在飛速向前，發(fā)展信息化、數(shù)字化與大數(shù)據(jù)的時(shí)期已然到來(lái)。大型油田的開(kāi)采與運(yùn)轉(zhuǎn)也都紛紛融合了各式各樣的信息技術(shù)，這也促使了石油開(kāi)采與信息技術(shù)行業(yè)的數(shù)字化油田理念的生成。現(xiàn)階段的發(fā)展?fàn)顩r下，數(shù)字化、信息化且智能化的油田開(kāi)采與運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)已成為重要的發(fā)展方向與趨勢(shì)，也是行業(yè)內(nèi)共同發(fā)展的長(zhǎng)期理想目標(biāo)。目前我國(guó)已有許多搶先進(jìn)入領(lǐng)域開(kāi)拓的企業(yè)，必將成為行業(yè)的領(lǐng)頭羊帶動(dòng)石油開(kāi)采的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：開(kāi)采油田;監(jiān)控系統(tǒng);數(shù)字化;智能化;體系

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）12-0214-02

得益于我國(guó)綜合國(guó)力水平的提升、科技水平飛速發(fā)展，現(xiàn)代科技已逐漸步入信息化、數(shù)字化與智能化應(yīng)用時(shí)代，近些年來(lái)數(shù)字化系統(tǒng)在石油開(kāi)采方面也得到了突破性的進(jìn)展，許多企業(yè)都在加大力度實(shí)現(xiàn)油田系統(tǒng)數(shù)字化、智能化，使得數(shù)字化油田在行業(yè)內(nèi)得到廣泛實(shí)踐，他們勇于革新我國(guó)固有的油田發(fā)展模式，為油田數(shù)字化建設(shè)打下了良好的基礎(chǔ)。自二十一世紀(jì)以來(lái)，數(shù)字化油田已被國(guó)家列為科技攻關(guān)重大項(xiàng)目，力求促進(jìn)行業(yè)內(nèi)數(shù)字化油田的發(fā)展、企業(yè)的積極開(kāi)發(fā)與實(shí)踐。

1概述油田數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)

大型油田的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，主要是利用現(xiàn)代信息技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)油田基礎(chǔ)開(kāi)采、運(yùn)輸、存儲(chǔ)設(shè)備與管線的監(jiān)控，其中關(guān)乎大型油田安全生產(chǎn)的有電氣設(shè)備電流電壓數(shù)據(jù)、管線與運(yùn)輸管道的承載壓力、流量等重要開(kāi)采生產(chǎn)指標(biāo)，只有做好對(duì)此類(lèi)開(kāi)采生產(chǎn)指標(biāo)的監(jiān)控并且進(jìn)行有效控制，才能掌握安全生產(chǎn)的命脈。此外，基礎(chǔ)設(shè)備與開(kāi)采油田的視頻場(chǎng)景也不可忽視，利用先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖傳送達(dá)企業(yè)運(yùn)營(yíng)中心進(jìn)行監(jiān)控，能夠保證生產(chǎn)開(kāi)采的安全與質(zhì)量[1]。數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際上是由數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)共同組建的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

基礎(chǔ)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的收集系統(tǒng)通過(guò)對(duì)生產(chǎn)時(shí)設(shè)備、管線的各項(xiàng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，通過(guò)RTU設(shè)備針對(duì)開(kāi)采情況的自主檢測(cè)排錯(cuò)，系統(tǒng)后臺(tái)實(shí)現(xiàn)針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組建運(yùn)行的查詢以及對(duì)它們各自設(shè)備分別調(diào)控運(yùn)作，除此之外還包括針對(duì)油田生產(chǎn)過(guò)程中各種工業(yè)副產(chǎn)物、有害氣體的產(chǎn)生、空氣中濃度等數(shù)據(jù)的收集和監(jiān)控;對(duì)油田開(kāi)采工序中各設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況的監(jiān)控、對(duì)整套石油開(kāi)采工藝流程內(nèi)的所有生產(chǎn)項(xiàng)目的指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控。而監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)則進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)及指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與傳輸，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中計(jì)算機(jī)自主操作過(guò)程進(jìn)行記錄，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)視頻錄像進(jìn)行傳輸。生產(chǎn)管理系統(tǒng)是對(duì)生產(chǎn)工序中各項(xiàng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控與分析，對(duì)各項(xiàng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的匯總及處理并進(jìn)行操作命令的分析與下達(dá)。

2數(shù)字化油田實(shí)踐道路的發(fā)展現(xiàn)狀

因?yàn)榭萍妓降拈L(zhǎng)足進(jìn)步，對(duì)石油資源的需求也日益加大，這也促進(jìn)了各大油田的開(kāi)采規(guī)模逐步增大，最終有利于數(shù)字化油田的發(fā)展與進(jìn)步。在實(shí)現(xiàn)數(shù)字化油田的重要基礎(chǔ)生產(chǎn)數(shù)據(jù)指標(biāo)的收集與監(jiān)控系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與傳輸大大實(shí)現(xiàn)了油田的數(shù)字化、智能化、信息化的建設(shè)，這不僅提高了油田開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)效益，有效降低了企業(yè)用人與資源成本，還能有效減輕工作人員的工作壓力，減少工作量。但是，在數(shù)字化油田進(jìn)展如此迅速的同時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)維體系也至關(guān)重要，沒(méi)有完備科學(xué)的運(yùn)維體系，再大的油田開(kāi)采規(guī)模、再完備的監(jiān)控系統(tǒng)也會(huì)導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)因運(yùn)維系統(tǒng)的缺失而失效，運(yùn)維系統(tǒng)的存在與否決定了油田開(kāi)采的正常運(yùn)轉(zhuǎn)[2]。通信網(wǎng)絡(luò)、組態(tài)軟件系統(tǒng)、各項(xiàng)儀表設(shè)備、可編程邏輯控制器工業(yè)控制計(jì)算機(jī)是組成數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的重要軟硬件，有一個(gè)設(shè)備、工序出現(xiàn)故障、問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的不良運(yùn)轉(zhuǎn)，所以要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化系統(tǒng)的完美運(yùn)維，必須要確保每一個(gè)環(huán)節(jié)、工序的落到實(shí)處，才能有效促進(jìn)數(shù)字化油田的進(jìn)步。

3數(shù)字化站庫(kù)引用SCADA系統(tǒng)

使用SCADA概念可以構(gòu)建大型和小型系統(tǒng)。不同的行業(yè)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的要求不同，所以不同行業(yè)領(lǐng)域的SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用也大相徑庭。SCADA監(jiān)控系統(tǒng)由很多命令構(gòu)成，每個(gè)命令解決不同的工作需求。位于油田設(shè)備上的服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收集與處理，服務(wù)器與服務(wù)器之間可以傳輸并共享數(shù)據(jù)，每個(gè)服務(wù)器既是個(gè)體又是為整體監(jiān)控系統(tǒng)做貢獻(xiàn)。大型油田開(kāi)采監(jiān)控系統(tǒng)利用SCADA系統(tǒng)后，可以有效實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)指標(biāo)的自動(dòng)化、智能化集中收集，保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享，做到有效服務(wù)于企業(yè)位于油田開(kāi)采區(qū)外的監(jiān)控與操作調(diào)控。目前國(guó)內(nèi)大部分?jǐn)?shù)字化油田開(kāi)采企業(yè)引用的SCADA系統(tǒng)使用的都是主副雙站的設(shè)計(jì)，能在一個(gè)站點(diǎn)失去連接或是發(fā)生故障時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化油田開(kāi)采的監(jiān)控系統(tǒng)的切換，能有效防止生產(chǎn)數(shù)據(jù)及生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的丟失[3]。而且，數(shù)字化油田開(kāi)采的SCADA系統(tǒng)都將服務(wù)器理念投入使用，所以企業(yè)往往只需要著重研發(fā)一套依據(jù)油田自身實(shí)際工況、適應(yīng)性強(qiáng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)與后期養(yǎng)護(hù)方案，便可高效實(shí)現(xiàn)數(shù)字化油田的日常運(yùn)轉(zhuǎn)及養(yǎng)護(hù)工作需求。

4油田井間數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)展

投入數(shù)字化發(fā)展的油田井，相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)指標(biāo)采集已然拋棄傳統(tǒng)的有線監(jiān)控儀表，數(shù)字化儀表已經(jīng)廣泛運(yùn)用于油田井的數(shù)據(jù)采集。采用無(wú)線數(shù)據(jù)采集可以減少有線儀表的設(shè)備局限性，結(jié)合通信現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)更高效更準(zhǔn)確地測(cè)量、監(jiān)控并傳輸數(shù)據(jù)。所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)采集后統(tǒng)一匯總到監(jiān)控中心的組態(tài)系統(tǒng)中，通過(guò)先進(jìn)的信息技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高精確度的實(shí)時(shí)視頻圖傳，可以同時(shí)展開(kāi)多組組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)顯示、監(jiān)控，對(duì)異常數(shù)據(jù)或是組態(tài)監(jiān)控儀表超閾值進(jìn)行預(yù)警，從而降低油田生產(chǎn)作業(yè)中的風(fēng)險(xiǎn)。

5建設(shè)科學(xué)有效的數(shù)字化油田開(kāi)采監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維體系

數(shù)字化油田開(kāi)采的監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)維體系不僅要求了工作人員必須掌握前沿計(jì)算機(jī)技術(shù)及軟件編程技術(shù)，還要有合理的管理、運(yùn)營(yíng)思想理念，除此之外企業(yè)還應(yīng)該根據(jù)自身油田開(kāi)采實(shí)況建設(shè)合理的運(yùn)維管理機(jī)制，從上至下形成良好、科學(xué)的監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維體系。

5.1數(shù)字化油田開(kāi)采設(shè)備儀表的運(yùn)維

數(shù)字化油田開(kāi)采設(shè)備儀表的運(yùn)維體系，除了要求運(yùn)維工作人員維修管理、養(yǎng)護(hù)技能素質(zhì)過(guò)硬之外，油田開(kāi)采企業(yè)的運(yùn)維管理體系也至關(guān)重要。科學(xué)合理且能促進(jìn)企業(yè)監(jiān)控運(yùn)維體系良好發(fā)展的流程應(yīng)該是：從油田開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)工作人員發(fā)現(xiàn)故障開(kāi)始，發(fā)出預(yù)警并及時(shí)上報(bào)運(yùn)維系統(tǒng)管理人員，隨后運(yùn)維工作人員開(kāi)始進(jìn)行故障原因分析并做出維修方案，趕往油田開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行方案實(shí)施完成修理任務(wù)后進(jìn)行一段時(shí)間的加強(qiáng)監(jiān)控運(yùn)轉(zhuǎn)，最后保證設(shè)備的一段時(shí)間的正常工作后進(jìn)行運(yùn)維組內(nèi)的運(yùn)維成功心得體會(huì)分享，組內(nèi)深度剖析油田開(kāi)采設(shè)備儀表出現(xiàn)問(wèn)題的深層原因，并轉(zhuǎn)化運(yùn)維維修方案為運(yùn)維組內(nèi)的維修經(jīng)驗(yàn)，保證日后再碰見(jiàn)類(lèi)似此類(lèi)開(kāi)采設(shè)備儀表問(wèn)題運(yùn)維工作人員能迎刃而解，為此類(lèi)油田開(kāi)采設(shè)備的維修養(yǎng)護(hù)工作打好基礎(chǔ)樣板。

5.2數(shù)字化油田開(kāi)采監(jiān)控軟件系統(tǒng)的運(yùn)維

數(shù)字化油田開(kāi)采監(jiān)控系統(tǒng)投入使用后，軟件運(yùn)維組工作人員務(wù)必全程在崗跟蹤工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和組態(tài)軟件的安裝，必須在數(shù)字化油田開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)做好與企業(yè)的對(duì)接，明確數(shù)字化油田開(kāi)采監(jiān)控軟件系統(tǒng)的各項(xiàng)明細(xì)，使得企業(yè)及企業(yè)工作人員掌握并熟悉監(jiān)控系統(tǒng)軟件系統(tǒng)的工作條件狀況及原理。對(duì)于油田開(kāi)采企業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維組工作人員來(lái)說(shuō)，務(wù)必熟練掌握各個(gè)開(kāi)采監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件的操作行為規(guī)范及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。某些系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫(kù)在使用過(guò)程中，可能會(huì)面臨更改報(bào)表數(shù)據(jù)、操作流程等問(wèn)題，這就需要監(jiān)控系統(tǒng)軟件運(yùn)維工作人員靈活使用組態(tài)軟件系統(tǒng)，進(jìn)行適應(yīng)性的更改及驗(yàn)收。此外，數(shù)字化油田開(kāi)采監(jiān)控系統(tǒng)通常是使用顯示屏進(jìn)行視頻圖傳顯示，這就十分需要監(jiān)控系統(tǒng)軟件運(yùn)維組工作人員運(yùn)用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的研發(fā)以達(dá)到監(jiān)控系統(tǒng)視頻圖傳企業(yè)內(nèi)分享的目的。而且，數(shù)字化油田開(kāi)采企業(yè)應(yīng)制定企業(yè)內(nèi)人員培養(yǎng)計(jì)劃，邀請(qǐng)行業(yè)內(nèi)尖端技術(shù)人員、專家及監(jiān)控系統(tǒng)軟件方面專家舉行座談會(huì)、培訓(xùn)，發(fā)展壯大企業(yè)運(yùn)維組的實(shí)力[4]。

5.3成立通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維小組

通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維組顧名思義就是對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與維護(hù)，旨在確保通信網(wǎng)絡(luò)在監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中正常在線，有效避免并解決通信網(wǎng)絡(luò)傳輸管線的破壞問(wèn)題。所以，在前期監(jiān)控系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)布線階段就要做好規(guī)劃，盡量避開(kāi)光纜輻射較大的地區(qū)，最大限度地保護(hù)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸管線，還要在通信網(wǎng)絡(luò)光纜布線處、端子箱設(shè)置醒目標(biāo)志，防止企業(yè)內(nèi)外的所有施工項(xiàng)目對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)光纜的影響，做好通信網(wǎng)絡(luò)管線的保護(hù)。

5.4樹(shù)立嚴(yán)密的石油企業(yè)數(shù)字化管理體系

做到合理管理工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及數(shù)字化油田監(jiān)控系統(tǒng)，企業(yè)必須樹(shù)立一套屬于自己的管理體系。首先，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)技術(shù)的相關(guān)運(yùn)維技術(shù)人員必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的技術(shù)培訓(xùn)與上崗前考試，通過(guò)后擁有相關(guān)資質(zhì)方可上崗工作，其他技術(shù)水平不足的基礎(chǔ)工作人員禁止解除計(jì)算機(jī)。其次，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)是高精度的企業(yè)機(jī)密機(jī)器，盡量避免與外網(wǎng)的直接連接，若有需要必須加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)完全的監(jiān)管。最后，樹(shù)立企業(yè)自身的管理體系，相關(guān)操作守則及規(guī)章制度，最大化降低因人為因素造成的問(wèn)題出現(xiàn)，并設(shè)立機(jī)器設(shè)備責(zé)任制，確保每臺(tái)設(shè)備責(zé)任落實(shí)到個(gè)人，便于在出現(xiàn)任何問(wèn)題時(shí)及時(shí)找到負(fù)責(zé)人。

6結(jié)語(yǔ)

數(shù)字化油田開(kāi)采的發(fā)展是未來(lái)油田發(fā)展的必要步驟，也是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。相較于傳統(tǒng)的油田開(kāi)采，數(shù)字化開(kāi)采油田所需的前期基礎(chǔ)投入高出不少，這也成為限制許多石油企業(yè)的一個(gè)因素，如若在后期無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)營(yíng)收就會(huì)造成企業(yè)的經(jīng)濟(jì)崩盤(pán)。所以，數(shù)字化開(kāi)采油田監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)維方面至關(guān)重要，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維系統(tǒng)的完備，是數(shù)字化油田邁向成熟的前提，能從本質(zhì)上加強(qiáng)現(xiàn)代油田開(kāi)采的數(shù)字化水準(zhǔn)，大大提高油田開(kāi)采及監(jiān)控的水平。

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