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力控eForceCon在油田作業(yè)區(qū)SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用案例
項(xiàng)目概述
中石油長(zhǎng)慶油田依采油作業(yè)區(qū)為中心,將井場(chǎng)、單井?dāng)?shù)據(jù)、站點(diǎn)(增壓站、接轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站、注水站等)數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集并存放于SCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中,并對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、顯示及報(bào)警等內(nèi)容。各站點(diǎn)通過(guò)圖形化客戶(hù)端訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)以及實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,同時(shí),該SCADA系統(tǒng)需與其它應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行通信,為其他系統(tǒng)提供有關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù),或從其它系統(tǒng)中提取相關(guān)數(shù)據(jù)。
通過(guò)作業(yè)區(qū)SCADA的建立,實(shí)現(xiàn)了一套適用于長(zhǎng)慶油田“作業(yè)區(qū)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)”,使采油管理工作實(shí)現(xiàn)前端無(wú)人值守站/井,高效集中化管理,提高生產(chǎn)效率。
項(xiàng)目目標(biāo)
系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容包括井場(chǎng)、增壓站/接轉(zhuǎn)站、注水站、聯(lián)合站及水源井的數(shù)據(jù)集成,軟件平臺(tái)重點(diǎn)以SCADA系統(tǒng)軟件功能模塊建設(shè)為主,主要包含生產(chǎn)運(yùn)行、原油集輸、油田注水、管網(wǎng)運(yùn)行、可燃?xì)怏w、通訊監(jiān)控、報(bào)警、趨勢(shì)報(bào)表、事件等功能模塊。
所有井場(chǎng)的油井均由主RTU將數(shù)據(jù)送至作業(yè)區(qū)監(jiān)控中心冗余服務(wù)器中,改變了原有送到各自增壓站的鏈接方式;增壓站/接轉(zhuǎn)站、注水站、聯(lián)合站及水源井的PLC或RTU直接通過(guò)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送至SCADA系統(tǒng)監(jiān)控平臺(tái)中。
統(tǒng)一采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)硬件協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化、傳輸鏈路標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)軟、硬件配置標(biāo)準(zhǔn)化、采集標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)化、軟件模版化,包括:

1)井場(chǎng)硬件采用統(tǒng)一的通訊協(xié)議,如MODBUS TCP;

2)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)物理鏈路層進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),如TCP/IP、串口、無(wú)線(xiàn)WIFI、3G\4G等傳輸標(biāo)準(zhǔn),具體內(nèi)容如TCP CLIENT或TCPSERVER、串口協(xié)議的主與從、無(wú)線(xiàn)WIFI網(wǎng)絡(luò)鏈路模式;

3)將軟件與硬件進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)配置,至少滿(mǎn)足5年以?xún)?nèi)的軟件硬件需求,并且針對(duì)實(shí)施方面具有可移植性。

遵循模塊化建設(shè)的原則

采用統(tǒng)一的命名規(guī)則,使用整體的功能模板進(jìn)行開(kāi)發(fā),使項(xiàng)目具備易維護(hù)性和易移植性,包括:

1)實(shí)施過(guò)程中點(diǎn)表命名、站點(diǎn)命名、信息錄入、界面模板風(fēng)格、流程圖風(fēng)格都以標(biāo)準(zhǔn)化模塊處理,實(shí)現(xiàn)SCADA系統(tǒng)可移植的特性;

2)實(shí)施的整個(gè)過(guò)程最終都會(huì)以日志與手冊(cè)方式呈現(xiàn),做到運(yùn)行后易維護(hù)。

高效管理、提高效率

項(xiàng)目建設(shè)完成后,將實(shí)現(xiàn)一套適用于長(zhǎng)慶油田采油廠的“作業(yè)區(qū)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)”,使采油廠管理工作逐步實(shí)現(xiàn)前端無(wú)人值守站/井,高效集中化管理,提高生產(chǎn)效率,并且易維護(hù),易移植,易推廣。

系統(tǒng)架構(gòu)

SCADA系統(tǒng)監(jiān)控中心以2臺(tái)冗余的服務(wù)器做為數(shù)據(jù)采集,由eForceCon歷史庫(kù)做為歷史數(shù)據(jù)備份服務(wù)器及WEB發(fā)布工作,至少配備2臺(tái)以上操作作員站(C/S客戶(hù)端)做為服務(wù)器的遠(yuǎn)程部署及工藝流程處理工作,并具有控制泵與抽油機(jī)等設(shè)備的最高優(yōu)先級(jí)。在監(jiān)控中心的其它計(jì)算機(jī)或辦公區(qū)域計(jì)算機(jī)可直接通過(guò)IE瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)SCADA系統(tǒng)工程,并可根據(jù)分配的不同權(quán)限等級(jí)完成具體的監(jiān)控工作。

1. 實(shí)時(shí)服務(wù)器
采用力控eForceCon油氣版SCADA軟件冗余部署,服務(wù)器負(fù)責(zé)采集最高達(dá)300個(gè)井場(chǎng)50個(gè)站控?cái)?shù)據(jù),總網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)近400個(gè),總數(shù)據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)最高達(dá)5萬(wàn)余點(diǎn),完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、管理等功能,可以通過(guò)以太網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)的井場(chǎng)、站庫(kù)的控制器進(jìn)行通訊,將操作員站的控制指令發(fā)送到現(xiàn)場(chǎng)控制器,實(shí)現(xiàn)控制要求。并為網(wǎng)絡(luò)中的其它服務(wù)器和工作站提供相關(guān)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
2. 歷史服務(wù)器
采用力控eForceCon油氣版SCADA軟件,歷史庫(kù)從實(shí)時(shí)服務(wù)器中將數(shù)據(jù)同步至本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中,然后進(jìn)行存儲(chǔ)工作,通過(guò)統(tǒng)計(jì)作業(yè)區(qū)最高有近2萬(wàn)余點(diǎn)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)還承擔(dān)著WEB發(fā)布工作,實(shí)現(xiàn)B/S客戶(hù)端的訪(fǎng)問(wèn)。
3. 操作員站
操作員站通過(guò)圖形化客戶(hù)端對(duì)各個(gè)站、井進(jìn)行監(jiān)控,設(shè)置某臺(tái)站點(diǎn)為工程師站,可專(zhuān)門(mén)用來(lái)遠(yuǎn)程在線(xiàn)部署服務(wù)器及操作員站工程。
4. 瘦客戶(hù)端
IE客戶(hù)端是指瘦客戶(hù)端,用戶(hù)只需通過(guò)IE瀏覽器方式直接訪(fǎng)問(wèn)并加載界面的過(guò)程,依賴(lài)于微軟的IE瀏覽器,一般應(yīng)用于IE8版本以上的瀏覽器,不再需要安裝其它力控客戶(hù)端程序。
1、 生產(chǎn)運(yùn)行

生產(chǎn)運(yùn)行主要包括產(chǎn)液量監(jiān)控與注水量監(jiān)控,產(chǎn)量液量監(jiān)控主要體現(xiàn)全區(qū)所有站的開(kāi)井?dāng)?shù)、計(jì)劃產(chǎn)量、前日產(chǎn)量、當(dāng)日輸出、當(dāng)日庫(kù)存、當(dāng)日產(chǎn)進(jìn)量、功計(jì)產(chǎn)量、產(chǎn)量進(jìn)度數(shù)據(jù)。 油井產(chǎn)量分析界面重點(diǎn)體現(xiàn)增壓站所管轄井場(chǎng)各油井當(dāng)日產(chǎn)量、昨日產(chǎn)量、井場(chǎng)產(chǎn)量、較昨日差值、油井狀態(tài)、工況分析結(jié)果、功圖分析、原因分析。 注水量監(jiān)控主要體現(xiàn)昨目注水量、當(dāng)日注水量、折算配注量、以及配注差、配注進(jìn)度。水井產(chǎn)量分析主要體現(xiàn)各站閥組的分壓、管壓、日注水量、日配注量、瞬時(shí)流量、累積流量、水井配注。

 

2、 原油集輸

油系統(tǒng)重點(diǎn)包含站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)、井場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng),以油系統(tǒng)總集輸界面為引導(dǎo),根據(jù)不同的權(quán)限訪(fǎng)問(wèn)到各站的數(shù)據(jù)。 工藝界面相關(guān)參數(shù)可點(diǎn)擊顯示其前24小時(shí)趨勢(shì)曲線(xiàn),針對(duì)站內(nèi)外輸泵可直接進(jìn)行手動(dòng)控制、連接續(xù)輸油、自動(dòng)控制等操作。 油系統(tǒng)井場(chǎng)監(jiān)控,重點(diǎn)以各站井場(chǎng)回壓、油井沖程、沖次、最大載荷、最小載 荷、油井狀態(tài)、啟停井、功圖分析。 油井監(jiān)控界面可直接對(duì)某口油井進(jìn)行遠(yuǎn)程啟停,也可打開(kāi)井場(chǎng)視頻進(jìn)行油井狀態(tài)的觀察,根據(jù)實(shí)際控制要求進(jìn)行控制。

 

3、 油田注水

水系統(tǒng)監(jiān)控重點(diǎn)監(jiān)控注水干線(xiàn)、注水閥組、水源井,以總引導(dǎo)界面進(jìn)入不同的注水站、水源井監(jiān)控界面、注水井配注界面。

 

4、 管網(wǎng)運(yùn)行

管理運(yùn)行主要包含站間管線(xiàn)監(jiān)測(cè)以及井場(chǎng)管線(xiàn)監(jiān)測(cè),主要以實(shí)時(shí)與歷史曲線(xiàn)方式體現(xiàn)。 站間管網(wǎng)曲線(xiàn)重點(diǎn)對(duì)各站點(diǎn)對(duì)點(diǎn)集輸或插輸管線(xiàn)的流量、壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),井場(chǎng)管線(xiàn)重點(diǎn)以井場(chǎng)回壓實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

 

5、 可燃?xì)怏w

重點(diǎn)監(jiān)測(cè)站內(nèi)與外輸泵相關(guān)的關(guān)鍵參數(shù),其中可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)做為其重要報(bào)警統(tǒng)計(jì)指標(biāo),體現(xiàn)每個(gè)站的實(shí)際報(bào)警數(shù)量,通過(guò)引導(dǎo)界面進(jìn)入到各站的三防四責(zé)界面。 站內(nèi)三防四責(zé)界面重點(diǎn)以站內(nèi)示意圖標(biāo)出可燃?xì)怏w安裝的物理位置,以及外輸泵相關(guān)的參數(shù)顯示,并設(shè)有緊急停車(chē)按鈕對(duì)外輸工藝進(jìn)行操控。

 

6、 通訊監(jiān)控

通訊監(jiān)控主要以站PLC、井場(chǎng)主RTU、水源井RTU做監(jiān)控對(duì)象,通過(guò)通訊統(tǒng)計(jì)可看到目前故障節(jié)點(diǎn)的數(shù)量,也可通過(guò)通訊曲線(xiàn)分析出設(shè)備故障是由于固件死機(jī)還是網(wǎng)絡(luò)中斷導(dǎo)致。

 

7、 報(bào)警系統(tǒng)

報(bào)警系統(tǒng)分為實(shí)時(shí)報(bào)警、歷史報(bào)警、報(bào)警統(tǒng)計(jì)、報(bào)警設(shè)置、報(bào)警推送(短信與RTX)。 報(bào)警統(tǒng)計(jì)以所有菜單欄圖標(biāo)右上角數(shù)量為主,各模塊的報(bào)警信息都在歷史報(bào)警中查詢(xún)到。 報(bào)警設(shè)置以站劃分快速檢索出所有報(bào)警參數(shù)點(diǎn),在組態(tài)時(shí)減少了較多組態(tài)工作量,設(shè)置也較靈活。 RTX與短信報(bào)警方式以推送方式將重點(diǎn)報(bào)警信息發(fā)送相關(guān)責(zé)任人。 報(bào)警升級(jí)主要是站上人員在設(shè)定時(shí)間內(nèi)未確認(rèn)報(bào)警信息后會(huì)分2級(jí)將該類(lèi)報(bào)警信息上報(bào)到不同的管理崗。

 

8、 報(bào)表系統(tǒng)

報(bào)表系統(tǒng)主要包括調(diào)度報(bào)表、井場(chǎng)回壓報(bào)表、歷史追憶,調(diào)度報(bào)表主要以站內(nèi)生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控與查詢(xún)?yōu)橹饕δ埽蛇M(jìn)行數(shù)據(jù)修改、保存、上傳等操作。井場(chǎng)回壓報(bào)表重點(diǎn)以各時(shí)段的井場(chǎng)回壓? ? ??數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,歷史追憶可選擇任意一個(gè)歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的檢索,可靈活設(shè)置查詢(xún)的點(diǎn)與時(shí)間參數(shù)。

 

9、 事件管理

事件系統(tǒng)重點(diǎn)記錄整個(gè)SCADA系統(tǒng)的運(yùn)行情況,在服務(wù)端與客戶(hù)端所記錄的內(nèi)容方式有所不同,分別為冗余服務(wù)器日志、歷史服務(wù)器日志、客戶(hù)端操作日志。

 

10、 用戶(hù)管理

建立遠(yuǎn)程用戶(hù)管理系統(tǒng),通過(guò)WEB方式訪(fǎng)問(wèn)測(cè)試,本地工程建立完善的用戶(hù)管理體系,并且相應(yīng)的建立遠(yuǎn)程用戶(hù)管理系統(tǒng),不僅本地可以訪(fǎng)問(wèn)測(cè)試,并且通過(guò)WEB方式也可以訪(fǎng)問(wèn)測(cè)試。 通過(guò)IIS配置可將用戶(hù)管理系統(tǒng)發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)中,通過(guò)IE瀏覽器方式也可能對(duì)用戶(hù)進(jìn)行管理。

 

項(xiàng)目總結(jié)

通過(guò)中石油長(zhǎng)慶油田作業(yè)區(qū)級(jí)SCADA系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用,使油田作業(yè)區(qū)數(shù)據(jù)管理由分散采集、逐級(jí)匯總、層層上報(bào)向源頭采集、集中管理、分散控制轉(zhuǎn)變。使采油管理工作實(shí)現(xiàn)前端無(wú)人值守站/井,高效集中化管理,全面提升油氣生產(chǎn)決策的及時(shí)性和準(zhǔn)確性,全面降低運(yùn)行成本和安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)通過(guò)模版化的施工,實(shí)現(xiàn)了易維護(hù),易移植,易推廣。

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