0引言

　　2009年，在西峰油田现有信息自动化系统基础上，遵循“三结合，五统一”的原则，按照“两高、一低、三优化、两提升”的建设思路，完成了西峰油田数字化建设，打造了一个整装的“西峰数字化油田”,建立了按生产流程设置的以站为中心的基本生产单元，形成了“井站一体、电子巡护、远程监控、精确制导、智能管理”的数字化作业区管理模式，构建了扁平化劳动组织架构，整合机构建制，优化了人力资源。

　　1系统概述

　　严格执行油田公司数字化建设标准，以满足数字化基本功能为前提，形成“前端数据采集→中端数据处理→后端平台管理”的三级数据采集、信息处理、资源共享应用机制，实现“同一平台、信息共享、多级监视、分散控制”,达到强化安全管理、增强过程控制、节约人力资源和提高劳动生产效率的目标。

　　1.1系统构成

　　根据西峰油田数字化系统的构成，从功能上可分为前端数据采集、中端数据处理、后端平台管理，具体系统构成如图1所示。

　　2现场应用

　　完成西峰油田站库、井场、油井、水井、水源井、电子值勤点、自动投球的数字化建设任务，形成了“井站一体、电子巡护、远程监控、精确制导、智能管理”的数字化作业区管理模式，为构建按流程管理的“作业区（联合站）-增压站（注水站）-井组（岗位）”的新型劳动组织模式奠定了基础，用工总量得到有效控制，管理效益显着提升。

　　2.1网络建设

　　西峰油田网络建设采用有线光纤与无线网络相结合的方式，在增压点→转油站→联合站采用架空或地埋光缆，井场→增压点（转油站）采用54M与6M点对点的方式，实现了西峰油田网络覆盖率100%.

　　2.2前端数据采集

　　2.2.1 智能视频监控

　　在保留原有摄像机和照明系统的基础上，升级视频服务器，增加语音通讯设备和视频侦测功能，实现入侵报警、目标锁定、跟踪拍摄、语音提示，提高井场安全防范水平。

　　2.2.2 油井数据采集

　　（1）优化传输方式

　　针对原有无线电台易受地势、天气等因素影响的现状，统一采用井场无线网络传输油水井数据、视频图像、指令下达，实现了“二网合一”,有效地提高了信息传输的稳定性。

　　（2）完善系统功能

　　增加抽油机电机单项电流电压监测、抽油机远程启停控制功能，在落实油井间开制度过程中，省去了员工往返井场启停井操作，减轻了员工工作强度，提高了抽油机系统运行效率，当管线、油井出现故障时，实现紧急停井，确保安全生产。同时，新增井场出油管线压力监测，可与站内收球筒压力进行对比，判断井场到增压点（转油站）集输管线运行情况。井场数据采集如图2所示。

　　2.2.3 水井数据采集

　　（1）注水井

　　在现有智能稳流阀基础上，配套压力变送器和多回路协议转换箱，采集分水器压力、注水干线压力、单井瞬时 （累计）流量，并自动计算出当前注水量与昨日注水量，借助井场网络实现压力、流量的远程传输，使员工能更方便、快捷地掌握水井配注情况。

　　（2）水源井

　　水源井配套自动保护装置，解决运行过程中因电压、电流不稳，及供水不足造成的电潜泵烧损的问题，实现水源井压力、流量、电参数的实时监控和水源井的远程启停。

　　2.2.4 站库数据采集。

　　（1）数据采集根据井场和增压点数字化建设标准，实行了“123”数据采集，即：“1”:一个液位，缓冲罐（投产作业箱、储油罐）连续液位监测；“2”:两个温度，收球筒温度、加热炉出口温度；“3”:三个压力，收球筒压力、外输泵进口压力、外输泵出口压力。

　　（2）自动控制根据外输泵电机功率配套匹配的变频调速装置，结合缓冲罐连续液位监测情况，进行联动控制，实现外输泵远程启停控制和变频连续输油功能。

　　2.2.5 电子值勤

　　电子值勤系统主要由全景摄像机、车牌摄像机、车牌识别控制器及无线网路设备组成，其中：全景摄像机主要是实时监控来往车辆、人员、动物，车牌摄像机是在有车辆经过时，自动抓拍车辆牌照，通过车牌识别器及软件进行车牌自动识别、记录。电子值勤点设立在油区主干道路、环境敏感区域、综合治理重点区域，对出入的车辆实时监控、车牌号抓拍、记录查询，加强油区综合治理和内部车辆管控，以便迅速处理现场突发事件。

　　2.2.6 自动投球装置

　　自动投球装置主要由控制部分、执行部分及发射球装置三部分组成，投球箱内一次可装入10个清蜡球，结合生产实际设定投球间隔，实现定时连续自动投球，替代了常规投球作业时停井、憋压等操作。

　　2.2.7 集成增压橇

　　主要由集成装置本体、混输泵、控制系统、阀门管线及橇座等组成，将原油混合物的过滤、加热、分离、缓冲、增压、自控等多功能高度集成，通过电动阀门切换可实现多种工艺流程，适用于低渗透油田原油混合物的增压混输站场。

　　2.3中端数据处理

　　按照流程化管理思路，以增压点（转油站）为基本管理单元，建立站控系统，即：中端数据处理，主要负责本站及所辖油水井生产数据采集与处理、生产现场视频侦测、控制指令发送等，并将油水井、站库、水源井、电子执勤等信息发送到后端服务器。

　　2.3.1 总体设计

　　站控系统是以力控软件为基础，根据站库生产实际进行二次开发。综合了自动控制、数据整合等技术，并融入了智能诊断分析功能，实现了基本管理单元的可视化、远程化、智能化管理，充分体现了“让数字化说话，听数字指挥”.数据管理采用分布式管理的方式，支持各种工控设备和常见的通信协议，具有可延续性、可扩充性、封装性及通用性等特点，并可进行网络发布。

　　2.3.2 系统功能

　　站控系统是通过计算机将数据采集、指挥调度、远程控制、无线通信和信息分析进行有机结合，提升工艺过程的监控水平和生产管理过程智能化水平，到强化安全、节约人力资源和提高生产效率的目的。

　　2.3.2.1 流程监控

　　站内流程监控画面采用3D背景图像导航，直观、立体地显示了站内设备运行流程；对增压站内相关的压力、温度、液位、流量、燃气浓度等重要运行参数的实时采集，收球筒加热控制和缓冲罐液位监测，并可查询历史数据。灰色管道表示油路，黄色管道表示气路，红色流线表示油路的流向，黄色箭头表示气路的流向，当运行参数出现异常时，系统会以真人声音报警，警示站内工作人员处理。

　　2.3.2.2 电子巡井

　　（1）井场巡检在各个来油阀组图标附近，显示了各个来油井场的名称，点击想要监测井场名称，即可快速链接至井场巡检界面。油水井管理以各个井场为独立单元，对所辖的油井、水井进行管理。通过已建的有线/无线网络，增压点可以实现对油水井生产状况的远程、实时监控。

　　（2）油井远程启停控制系统将实时视频嵌入监控系统，为更加安全可靠的操作奠定基础。用视频观察井场的实际情况，如果有施工人员在需要执行操作的油井附近，操作人员可以通过程序中的视频喊话功能，远程语音提示井场施工作业人员离开需要操作的油井。确保安全后，再选择需要执行操作的油井名称，点击“开”即可执行油井的启动操作，如果油井是在运行状态，则该命令失效。当命令发送成功后，现场RTU会用语音再次警示井场施工人员远离被控抽油机，提示语言分警铃及真人发音，提示安全可靠，确保万无一失。警示音最后为“10”、“9”…、“1”的倒数数提示，整个语音警示时间为1分钟，提示完成后，抽油机自动启动。点击“关”则执行停机操作，停机操作没有提示。

　　（3）示功图采集与对比通过在抽油井上安装的载荷、位移传感器，分别测量光杆载荷变化及抽油机运行周期变化情况，经过信号转换，得到抽油机光杆示功图，通过无线网络将示功图数据传输至控制室，最后利用油井计量软件进行油井产液量计算和工况诊断，从而实现了功图数据的自动采集、数据传输和处理。系统可以实现的直接效果：①能实现全天候数据采集，系统每十分钟采集一次功图，全天采集144张；②随时观察油井工作情况；③采集的各种参数数据准确、可靠；④计量软件能够显示任意时段测试功图并分析油井的工况及产液量计算；⑤不同日期功图对比：选择两个日期并选择相应井场的油井，程序将在右侧对比功图一及对比功图二中分别显示对应的全天功图叠加结果，操作人员也可以就某一个时间段功图进行叠加对比，分析油井产量变化情况。

　　（4）油井泵况诊断

　　根据地面功图转换为井下泵功图，并根据计产分析软件自动诊断抽油机井的泵况。系统能自动统计出各种泵况的井数，并显示在各种泵况的后面，操作人员可以继续点击所关心泵况后面的复选框，右侧则详细将结果油井过滤出来。例如选择供液不足，系统就会列出供液不足的所有油井。

　　通过电子巡检可以实时掌握油井工况，及时进行生产调度，达到提高管理水平与生产效率的效果；实时故障报警，警示站控人员及时下达措施指令，使油井在最短时间内恢复正常产生，达到减少停井时间，提高采油时率的效果。减少人工巡井次数，达到减少人员编制，提高劳动生产率的效果。

　　2.3.2.3 水井及水源井测控

　　通过采集井口压力，流量参数，利用现场控制单元RTU集中处理，由无线电台传输到所属区域的控制中心，实现水井数据远程监测。

　　2.3.2.4 单元报警

　　（1）历史报警

　　当系统参数出现报警后，通过提示窗口和语音提示通知操作者，语音采用真人声音报警，更形象的提示操作者，此时报警解释说明以及出现的时间会呈现在报警查询画面中，操作者应该切换到单元报警画面进行报警确认的操作，说明操作者已经收到报警通知，并采取了相应的应急措施，并且在备注栏填写该报警的原因，作为历史数据以便查询当天的设备运转情况，提高安全管理，如果操作者没有进行报警确认或者添加该报警信息的备注，则报警状态栏中会记录下该报警未被操作者注意，一旦出现问题将追究当天的操作人员的责任。

　　（2）报警设置

　　有报警设置权限的操作人员可对关键运行参数的高限、低限及报警等级进行调整，当生产运行的实时参数值超过或者低于设定值时就进行报警，进而保障安全生产运行。

　　2.3.2.5 生产曲线

　　增压站内生产的压力，温度，流量等关键参数，把连续的值用曲线来呈现的一个参数的变化趋势，可以更直观来监测生产运行情况，和设备运转状况。

　　2.3.2.6 操作日志

　　操作日志项目包括了参数日志和启停井日志。参数日志记录了用户登陆及用户登陆后的一些重要参数进行更改操作的记录；启停井日志是电子巡井系统中对油井远程启停操作可自动记录到数据库，并自动生成表格，实现历史查询，并填写启停井备注信息，实现控制操作溯源管理。

　　2.3.2.7 报表自动生成

　　站控重要数据自动生成报表，在起始时间中设置想要查询报表的时间，即可查询历史报表，具有历史查询及打印功能。

　　2.4后端管理平台

　　该生产平台按照数据资源统一服务，应用系统模块化建设、接口协议标准化的基本思路，全局规划，统筹考虑，实现基于面向服务架构（SOA）的数字化管理平台。

　　SOA是一种采用标准化设计，模块化建设思路的平台架构体系，是它将应用程序的不同功能单元---服务（service），通过服务间定义良好的接口和契约（contract）联系起来。接口采用中立的方式定义，独立于具体实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言，使得构建的系统中的服务可以使用统一和标准方式进行通信。

　　平台由应用支撑平台和应用子系统构成。应用支撑平台包括组织资源目录和数据共享平台两大功能。组织资源目录是描述企业机构、人员、岗位、职责、角色等实体对象以及各实体对象之间关系的模型。主要包括统一的访问控制、组织模型、身份库、权限控制、审计管理和配置管理六方面应用。

　　3应用效果评价

　　（1）优化了生产组织方式

　　通过数字化升级配套，使得现场生产管理由传统的经验管理、人工巡检、“大海捞针、守株待兔”的被动方式，转变为智能管理、电子巡井、精确制导模式，实现生产管理数字化、可视化、智能化。

　　（2）提升了油田开发管理水平

　　建立了前端生产数据自动采集、在线监测、实时监控的油田开发管理模式，通过数字化管理平台的应用，增强了技术分析与措施制定的科学性、准确性和及时性。

　　（4）切实降低了员工劳动强度

　　实施数字化配套后，减少了岗位员工简单、重复的现场看护、巡检、资料填报等操作工作，增加了员工进行生产运行分析、技术管理工作的时间，降低了劳动强度。

　　（5）有效降低了用工总量

　　西峰油田由升级改造前的四个采油作业区、整合压缩为三个采油作业区，用工总量从1656人减少到1104人，劳动效率明显提高。

　　参考文献：

　　[1]项有建，2010,冲出数字化，北京：机械工业出版社。

　　[2]戴勇，2008,生产制造过程数字化管理，北京：科学出版社。

　　[3]刘美俊，2008,变频器应用与维护技术，中国电力出版社。

　　[4]北京三维力控科技有限公司，2008,力控数据库与网络开发手册。

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