采油生产物联网平台

北京亚控科技两化融合事业部1采油物联网软件平台一.概述采油物联网软件平台是亚控基于物联网技术助力采油自动化、智能化的产品。整个平台基于物联网传感器、变送器技术，实现采油井工作状态的自动化监视和数据采集；基于GPRS、WiFi等远程传输技术，实现对分布在广阔地域上的采油生产工艺流程中的工作数据的集成；基于工业实时数据库实现海量生产数据的实时管理与历史存储；基于功图、宏观信息图等技术完成产油预测、统计，实现挖潜增产计划安排；最终基于组态技术将生产过程数据以流程、图表、声光报警、Web页面等形式可视化呈现，辅助采油厂进行生产经营调度管理以及决策分析。整套平台采用SOA技术开发，重点实现井组，管线，站（库）等基本生产单元的管控一体化。达到高效管理，节能增产的目的。二.平台结构整个平台可以划作三个层次：数据采集层，数据存储层，数据应用层。具体结构如下图软件部分所示：采油物联网硬件设备部分油压套压载荷油压温度注水压力流量压力液位温度RTURTURTUPDA摄像头可燃气体检测仪采油生产监控采油集输监控远程自动计量生产动态分析电量...底层数据采集层数据传输数据应用层生产环境监测物联设备管理实时工况诊断PLC电流含水率...DCSgprsMcWiLL数传电台…无线传输有线传输光纤3G无线网桥油、气、水井计量间处理站联合站注入站增压站中转站数据共享交换接口实时数据库关系数据库数据抽取生产故障预警集输管网采油物联网软件平台采油生产物联网系统信息安全数据存储层数据采集层（软件）平台数据采集程序北京亚控科技两化融合事业部2采油物联网平台结构图数据采集层实现对采油生产现场的数据采集及控制命令执行，从采油厂各类井、站库及管线获取必要的数据信息以及执行来自监控中心的控制操作。数据存储层负责存储各类生产及管理数据。数据应用层通过给不同使用对象设定不同的权限，使各级单位，人员在自己相应的权限范围内对系统进行操作。在平台中，包含三种信息流：生产信息，设备信息，管理信息。各种信息通过有线及无线传输等多种方式在平台各系统之间进行传递。信息流图如下：稀油井采集油压、套压、载荷、位移、电流、电压、功率因数稠油井采集油压、套压、温度、载荷、位移、电流、电压、功率因数、地面管网加热装置天然气井井口压力、流量、节流压力、温度、加热炉运行注水井注水压力、流量、电流、电压、功率因数注汽井注汽压力、温度、流量水源井压力、流量、电流、电压、功率因数计量间、中转站压力、流量、电流、电压、功率因数RTU配水间、注汽间压力、温度、液位、流量、电流、电压、变频参数、蒸汽干度稀油处理站压力、温度、液位、油水界面、流量、电参数、含水率稠油处理站压力、温度、液位、油水界面、流量、电流参数、含水率污水处理站压力、液位、流量、电参数、加药量注水站压力、液位、流量、电参数集输管网压力、流量、温度、液位、变频DCS视频监控压力、流量、温度、液位、变频PLCDCSDCSDCSDCSRTURTURTURTU无线网络有线网络实时数据采集软件平台实时服务平台历史服务平台图例生产信息控制信息设备信息生产实时监控系统油水井工况分析系统安全智能监控生产动态分析报表管理设备管理辅助决策计划、调度与控制北京亚控科技两化融合事业部3平台信息流图平台结构图三.平台分述3.1.井管理系统油水井井组综合画面该部分系统主要实现生产过程可视化，可实时查看总油井数量、注水井数量；正常生产采油物联网平台井管理系统采油井管理源水井管理注水井管理站点管理系统计量站管理供水间管理配水站管理联合站管理集输管线管理生产环境监控系统报表系统报警系统专家信息系统北京亚控科技两化融合事业部4的油井数量、注水井数量；正常的每一口油井、注水井的具体状态。按照不同的故障可分类查看油井数量、注水井数量，不同故障下每一口油井、注水井的具体状态（套压、回压、温度等）以及不同故障下每一口油井、注水井的故障处置措施、进度。3.1.1.采油井管理⑴.各采油井的实时、历史状态浏览和查询在单井实时画面，对于不同类型的采油井按需要对参数、数据进行采集、显示，依据不同的井具体见下表：采油井参数抽油井自喷井电潜泵井螺杆泵井井类型√√√√井号√√√√归属√√√√冲程√冲次√最大载荷√√√√最小载荷√√√√载荷√√√√套压√√√√油压√√√回压√√油温度√√√√电流√√√√电压√√√√油液位√√√√位移√√√√角位移√√昨天运行时间√√√今天运行时间√√√运行状态√√√√转速√油井监控参数表（注：打√表示需要用）可通过列表选择，实现某计量站下某几个油井的最后一次功图或最后一天的功图对比,某几个油井的某一天的功图或另一天的功图对比(单口井的功图通过叠加显示的方式作比较)。北京亚控科技两化融合事业部5⑵.井场视频监控通过视频采集实现对井场，站点的实时监控。并可在监控中心对现场进行喊话，开启声光电警示等操作。⑶.远程控制井的开启与关闭可在监控中心对井场进行远程控制，对油井实施开启，关闭操作。⑷.测量量异常报警①.抽油相关测量包括：套压、回压、功图、电参数、动液面；②.提供采油相关测量报警上下限的在线调整；③.功图自动分析自动诊断抽油杆断脱、卡泵、油管漏、结蜡、等50多种典型采油机情况，并做分级报警。3.1.2.水源井管理⑴.水源井参数监测实时显示水源井生产参数，以及流量、压力趋势曲线。自动采集深井泵三相电流，电压工作参数。⑵.深井泵状态检测对水源井深井泵发生的卡泵、空抽、过载、缺相、短路、欠载等故障进行智能判识并自动停泵保护。⑶.远程控制井的开启与关闭可在监控中心对井场进行远程控制，对水源井水泵实施开启，关闭操作。⑷.井场视频监控通过视频采集实现对水源井现场的实时监控。北京亚控科技两化融合事业部63.1.3.注水井管理水井管理画面实时采集显示注水井参数、信息：注水井号、归属（配水间号）、油压、套压、干线压力、温度、套管流量（油管流量）、运行状态（启动、停止、故障）、注水量和计划注水量等。并提供对注水井的参数进行实时、历史趋势曲线显示。具体包括如下几个功能：流量压力监测、水井故障判识、阶段注水分析、单井配注状况、分注智能验封。⑴.流量压力监测查看注水井运行压力、瞬时流量、累计流量及其变化曲线。⑵.水井故障判识查询时间段内注水井运行故障，选择水井名称、时间段以及故障类型，显示对应的故障注水井名称。⑶.阶段注水分析根据一段时期内注水井压力、以及配注注水量与实际注水量的变化分析注水效果。显示分水器压力、注水压力、油套压对比曲线，显示配注水量与日累计注水量对比曲线。根据压力趋势曲线、以及日配注量与日注水量对比曲线分析注水井阶段注水状况，确保注水井按计划注水，发现问题及时采取措施。⑷.单井配注状况支持单井配注状况查询、以及管理单元所有水井配注状况查询。显示通讯状态、日配注北京亚控科技两化融合事业部7量、日注水量，以及超欠注水量。⑸.分注智能验封通过油套压的差值判断验封情况，选择日期分析油套压数据的差值，判断封隔器应用效果。⑹.测量量异常报警①.注水相关测量量包括：注水量、分水器压力等；②.提供计量相关测量报警上下限的在线调整；③.注水量和计划注水量的差异过大（超注、欠注，不做报警，做提示）。⑺.井场视频监控通过视频采集实现对注水井的监控。3.2.站点管理系统根据每个站点的生产流程,采用3D画面形象的描绘站内生产设备布局，显示实时参数数值。系统通过定时采集现场设备生产数据，并实时显示在界面中，实现直观了解水源井实时生产情况，以便采取相应的技术措施。3.2.1.计量站管理计量流程图采油计量为油田生产提供依据，为油田钻井、开井、关井、增长等生产管理提供依据。为石油公司、集团公司管理提供依据，为原油销售提供基础数据。可分为单井计量、多井分时计量、区块计量等多种：北京亚控科技两化融合事业部8单计量站单井计量：主要针对高产油井，为每一口油井配置计量装置，计量准确；单计量站多井分时计量：是目前我国采油主要采用的计量方式，通过多通阀控制计量哪一口油井，分时机制，可以调整低产油井计量时长，计量准确，经济高效；区块计量：主要是计量一个采油片区的整体产量。主要是计量采油队、采油厂等生产单位的工作成果。计量站流程画面⑴.计量相关测量量采集显示在计量站流程图画面，动态显示对应计量站的实时参数，包括：集油管线压力、油液量、分离器液位高度、分离器压力、含水率。可通过趋势曲线的方式对个参数进行实时与历史的展示。⑵.计量相关测量量异常报警①.计量相关测量量包括：集油管线压力、气量、分离器液位高度、分离器压力、含水率；②.提供计量相关测量报警上下限的在线调整；③.报警算法：（上次计量和下次计量差异过大：以日产液量大于10t的井为例，波动幅度±20%，日产液量小于10t井，波动幅度±30%。超过此范围即为异常井）报警算法：越限（高高高低低低）。北京亚控科技两化融合事业部9⑶.计量结果展示实现对每口井的产量，每个计量站的产量监测与展示。展示结果支持棒图、饼图等多种方式。并且在画面上可就显示方式做切换。对于棒图支持多油井多时间段对比显示。多油井计量结果对比棒图展示单口油井的计量结果饼图展示⑷.视频监控通过视频采集实现对站点内外的监控。3.2.2.供水站管理0123456第一周产量第二周产量第三周产量第四周产量油井T85578油井T85579油井T85580第一周产量29%第二周产量17%第三周产量24%第四周产量30%油井T85578北京亚控科技两化融合事业部10供水站流程画面⑴.站内参数的采集显示实现站内相关参数的采集并按需在流程图画面做显示。采集参数：水罐液位、供水泵进口汇管压力、供水泵出口汇管压力、水源井产水量、供水泵出口管汇流量、供水泵三项电参。⑵.水源井深井泵的手动控制通过站控子系统远程启、停供水泵和水源井深井泵。⑶.水源井深井泵的自动控制通过水罐液位、产水量、生产时间等相关参数的设置，实现水源井深井泵自动启、停。⑷.视频监控通过视频采集实现对站点内外的监控。3.2.3.配水间管理水站来水进入配水间，经过不同的泵管道，分别通向不同的注水井。配水间工艺图如下图所示：北京亚控科技两化融合事业部11配水间流程画面⑴.配水间测量量实时采集显示在配水间流程图画面，动态展示配水间工作状态。提供配水间参数汇总，参数包括：配水间号、归属（区号）、配水量、分水器压力、水井油压、注水量和计划注水量；在配水站对所需的实时采集进行数据：⑵.配水计划、配水规则编排①.手工直接配水实现手工给某一口注水井配水，或停止配水，在配水流程图中点击该注水井对应的分水器阀门，打开或关闭阀门。②.根据配水规则，自动配水a、需要人工设置控制参数控制参数包括：配水间号、注水井号、配水量、瞬时流量b、系统根据注水压力自动启动或停止配水（自动调节配水量）⑶.配水计划下发可远程下发配水计划到RTU，并可对配水计划进行启动、停止操作。⑷.视频监控通过视频采集实现对站点内外的监控。北京亚控科技两化融合事业部123.2.4.联合站管理联合站SCADA系统结构图联合站是油田生产部门中地面工程最关键的一环,是将从采油井采出的原油经输油管网汇集,存储、分离、加热脱水、计量后进行外输的生产单位，并承担集中配水任务。一般油田采油厂会有1座或多座联合站,由于建设周期等原因，各联合站工艺往往不尽相同，设备通常呈现多样性。主要原油生产设备有三相分离器、电脱水器、加热炉、原油稳定塔、外输泵及原油储罐、配水间等,都需要监控生产数据。油系统跟水系统是联合站中必然存在的两个系统。根据不同的工艺，也可包含污水处理系统，消防系统等组成部分。油系统跟水系统数据采集：油系统参数储油罐液位、三相分离企液位、污水箱液位、各路来油压力、收球筒出口压力、输油泵出口压力、收球筒温度、各路来油温度、三相分离器进口温度、外输温度、储油罐温度、各路进站流量、出站流量、输油泵三相电参、输油泵启停状态水系统参数水罐液位、污油箱液位、污水池液位、喂水泵出口压力、各注水干线压力、过滤器进出口压力、各注水干线流量、注水泵三相电参、注水泵启停状态联合站采集参数表3.2.5.集输管线管理地面集输是将对油井采出物(油、水混合液和天然气)