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)對井口設備遠程的遙控，并能夠對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的歸檔保存管理等。

3、系統(tǒng)結構

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)的應用領域很廣，它可以應用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領域。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)場的運行設備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。由于各個應用領域對SCADA的要求不同，所以不同應用領域的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)與設計工況參數(shù)的比較結果，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。這種結構的優(yōu)點就是不會因為一個節(jié)點的離線而影響整個網(wǎng)絡的運行。ECHO SCADA系統(tǒng)通過客戶機/服務器模式進行節(jié)點對節(jié)點的通訊，是網(wǎng)絡上的節(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)絡拓撲圖如下：

4、軟件結構

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)服務器、主備SCADA服務器中，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)軟件結構如下圖：

二、系統(tǒng)分析

1、 采用先進的油田自動化技術提高油田生產(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，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，主要實現(xiàn)抽油井、自噴井、螺桿泵井、計量站、轉油站等的參數(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。

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服務器技術，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)安全技術積累，制定了比較完備的設備安全生產(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（轉油站）、設備故障報警、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)能技術是當前油田生產(chǎn)非常關注并飛速發(fā)展的技術，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、井號或其它關鍵字的模糊查詢，可自定義查詢條件，查詢結果以文字、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)采用開放式結構，預留各種數(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、 高技術含量的抽油機智能分析軟件：

安控依托本身技術優(yōu)勢和多年的油田應用工程經(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習功能。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，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)庫服務器支持，降低了系統(tǒng)成本。

三、結語

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。