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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
項目概述
中石油長慶油田依采油作業(yè)區(qū)為中心,將井場、單井數(shù)據(jù)、站點(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實時數(shù)據(jù)庫中,并對該數(shù)據(jù)進行存儲、處理、顯示及報警等內(nèi)容。各站點通過圖形化客戶端訪問數(shù)據(jù)以及實現(xiàn)遠程控制,同時,該SCADA系統(tǒng)需與其它應(yīng)用系統(tǒng)進行通信,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)。
通過作業(yè)區(qū)SCADA的建立,實現(xiàn)了一套適用于長慶油田“作業(yè)區(qū)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)”,使采油管理工作實現(xiàn)前端無人值守站/井,高效集中化管理,提高生產(chǎn)效率。
項目目標
系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容包括井場、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,軟件平臺重點以SCADA系統(tǒng)軟件功能模塊建設(shè)為主,主要包含生產(chǎn)運行、原油集輸、油田注水、管網(wǎng)運行、可燃氣體、通訊監(jiān)控、報警、趨勢報表、事件等功能模塊。
所有井場的油井均由主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直接通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送至SCADA系統(tǒng)監(jiān)控平臺中。
統(tǒng)一采用標準化設(shè)計

實現(xiàn)硬件協(xié)議標準化、傳輸鏈路標準化、系統(tǒng)軟、硬件配置標準化、采集標簽標準化、軟件模版化,包括:

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

2)針對網(wǎng)絡(luò)物理鏈路層進行標準化設(shè)計,如TCP/IP、串口、無線WIFI、3G\4G等傳輸標準,具體內(nèi)容如TCP CLIENT或TCPSERVER、串口協(xié)議的主與從、無線WIFI網(wǎng)絡(luò)鏈路模式;

3)將軟件與硬件進行統(tǒng)一標準配置,至少滿足5年以內(nèi)的軟件硬件需求,并且針對實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行開發(fā),使項目具備易維護性和易移植性,包括:

1)實施過程中點表命名、站點命名、信息錄入、界面模板風格、流程圖風格都以標準化模塊處理,實現(xiàn)SCADA系統(tǒng)可移植的特性;

2)實施的整個過程最終都會以日志與手冊方式呈現(xiàn),做到運行后易維護。

高效管理、提高效率

項目建設(shè)完成后,將實現(xiàn)一套適用于長慶油田采油廠的“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現(xiàn)前端無人值守站/井,高效集中化管理,提高生產(chǎn)效率,并且易維護,易移植,易推廣。

系統(tǒng)架構(gòu)

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

1. 實時服務(wù)器
采用力控eForceCon油氣版SCADA軟件冗余部署,服務(wù)器負責采集最高達300個井場50個站控數(shù)據(jù),總網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)近400個,總數(shù)據(jù)I/O點數(shù)最高達5萬余點,完成實時數(shù)據(jù)的處理、存儲、統(tǒng)計、管理等功能,可以通過以太網(wǎng)與現(xiàn)場的井場、站庫的控制器進行通訊,將操作員站的控制指令發(fā)送到現(xiàn)場控制器,實現(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)實時數(shù)據(jù)。
2. 歷史服務(wù)器
采用力控eForceCon油氣版SCADA軟件,歷史庫從實時服務(wù)器中將數(shù)據(jù)同步至本地數(shù)據(jù)庫中,然后進行存儲工作,通過統(tǒng)計作業(yè)區(qū)最高有近2萬余點數(shù)據(jù)需要進行歷史數(shù)據(jù)存儲。歷史數(shù)據(jù)庫還承擔著WEB發(fā)布工作,實現(xiàn)B/S客戶端的訪問。
3. 操作員站
操作員站通過圖形化客戶端對各個站、井進行監(jiān)控,設(shè)置某臺站點為工程師站,可專門用來遠程在線部署服務(wù)器及操作員站工程。
4. 瘦客戶端
IE客戶端是指瘦客戶端,用戶只需通過IE瀏覽器方式直接訪問并加載界面的過程,依賴于微軟的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端程序。
1、 生產(chǎn)運行

生產(chǎn)運行主要包括產(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)所有站的開井數(shù)、計劃產(chǎn)量、前日產(chǎn)量、當日輸出、當日庫存、當日產(chǎn)進量、功計產(chǎn)量、產(chǎn)量進度數(shù)據(jù)。 油井產(chǎn)量分析界面重點體現(xiàn)增壓站所管轄井場各油井當日產(chǎn)量、昨日產(chǎn)量、井場產(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、當日注水量、折算配注量、以及配注差、配注進度。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、瞬時流量、累積流量、水井配注。

 

2、 原油集輸

油系統(tǒng)重點包含站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)、井場監(jiān)控系統(tǒng),以油系統(tǒng)總集輸界面為引導,根據(jù)不同的權(quán)限訪問到各站的數(shù)據(jù)。 工藝界面相關(guān)參數(shù)可點擊顯示其前24小時趨勢曲線,針對站內(nèi)外輸泵可直接進行手動控制、連接續(xù)輸油、自動控制等操作。 油系統(tǒng)井場監(jiān)控,重點以各站井場回壓、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)控界面可直接對某口油井進行遠程啟停,也可打開井場視頻進行油井狀態(tài)的觀察,根據(jù)實際控制要求進行控制。

 

3、 油田注水

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

 

4、 管網(wǎng)運行

管理運行主要包含站間管線監(jiān)測以及井場管線監(jiān)測,主要以實時與歷史曲線方式體現(xiàn)。 站間管網(wǎng)曲線重點對各站點對點集輸或插輸管線的流量、壓力實時監(jiān)測,井場管線重點以井場回壓實時監(jiān)測。

 

5、 可燃氣體

重點監(jiān)測站內(nèi)與外輸泵相關(guān)的關(guān)鍵參數(shù),其中可燃氣體監(jiān)測做為其重要報警統(tǒng)計指標,體現(xiàn)每個站的實際報警數(shù)量,通過引導界面進入到各站的三防四責界面。 站內(nèi)三防四責界面重點以站內(nèi)示意圖標出可燃氣體安裝的物理位置,以及外輸泵相關(guān)的參數(shù)顯示,并設(shè)有緊急停車按鈕對外輸工藝進行操控。

 

6、 通訊監(jiān)控

通訊監(jiān)控主要以站PLC、井場主RTU、水源井RTU做監(jiān)控對象,通過通訊統(tǒng)計可看到目前故障節(jié)點的數(shù)量,也可通過通訊曲線分析出設(shè)備故障是由于固件死機還是網(wǎng)絡(luò)中斷導致。

 

7、 報警系統(tǒng)

報警系統(tǒng)分為實時報警、歷史報警、報警統(tǒng)計、報警設(shè)置、報警推送(短信與RTX)。 報警統(tǒng)計以所有菜單欄圖標右上角數(shù)量為主,各模塊的報警信息都在歷史報警中查詢到。 報警設(shè)置以站劃分快速檢索出所有報警參數(shù)點,在組態(tài)時減少了較多組態(tài)工作量,設(shè)置也較靈活。 RTX與短信報警方式以推送方式將重點報警信息發(fā)送相關(guān)責任人。 報警升級主要是站上人員在設(shè)定時間內(nèi)未確認報警信息后會分2級將該類報警信息上報到不同的管理崗。

 

8、 報表系統(tǒng)

報表系統(tǒng)主要包括調(diào)度報表、井場回壓報表、歷史追憶,調(diào)度報表主要以站內(nèi)生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控與查詢?yōu)橹饕δ?,可進行數(shù)據(jù)修改、保存、上傳等操作。井場回壓報表重點以各時段的井場回壓? ? ??數(shù)據(jù)進行對比分析,歷史追憶可選擇任意一個歷史數(shù)據(jù)點進行歷史數(shù)據(jù)的檢索,可靈活設(shè)置查詢的點與時間參數(shù)。

 

9、 事件管理

事件系統(tǒng)重點記錄整個SCADA系統(tǒng)的運行情況,在服務(wù)端與客戶端所記錄的內(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、客戶端操作日志。

 

10、 用戶管理

建立遠程用戶管理系統(tǒng),通過WEB方式訪問測試,本地工程建立完善的用戶管理體系,并且相應(yīng)的建立遠程用戶管理系統(tǒng),不僅本地可以訪問測試,并且通過WEB方式也可以訪問測試。 通過IIS配置可將用戶管理系統(tǒng)發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)中,通過IE瀏覽器方式也可能對用戶進行管理。

 

項目總結(jié)

通過中石油長慶油田作業(yè)區(qū)級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、逐級匯總、層層上報向源頭采集、集中管理、分散控制轉(zhuǎn)變。使采油管理工作實現(xiàn)前端無人值守站/井,高效集中化管理,全面提升油氣生產(chǎn)決策的及時性和準確性,全面降低運行成本和安全風險。同時通過模版化的施工,實現(xiàn)了易維護,易移植,易推廣。

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