關于油田智能化生產運行管理系統的設計與實現

劉潔聆+遲磊

摘 要 基于“兩化融合”的新工業化道路管理思想，對油田業務需求和系統功能進行分析，集數據采集、生產分析和指揮調度于一體，采用業務集成與應用技術、數據集成與共享技術、信息處理與展示技術，整合各信息系統功能，設計油田智能化生產運行管理系統，滿足油田各層次人員的生產經營管理需要。

關鍵詞 兩化融合；智能化；物聯網

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）04-0016-01

現代化油田企業的兩個主要發展要素是信息化和工業化。通過信息化與工業技術的融合，可提高工業水平，產生更適合油田生產的流程和模式，優化企業核心競爭力，推動生產、經營、管理等各環節的業務管理創新。

“油田智能化生產運行管理系統”（簡稱智能化系統）基于“兩化融合”目標而建設，系統對井、站、庫、管網等關鍵油氣生產設施實施數字化改造，實現生產過程數字化；通過一體化管理平臺的持續建設，實現現有成果的有效集成和數據共享；通過地上、地下油氣藏生產動態數據的實時采集，開展生產動態、生產設施工況等綜合分析，不斷積累各階段的知識成果，為進一步科學指導生產提供輔助決策。

本文通過分析油田生產的業務和建設要求，結合系統集成、數據共享等技術，闡述智能化系統的設計與實現方法，探索“兩化融合模式”下的信息化建設方案。

1 系統功能分析

智能化系統由數據采集與監控子系統，油田生產分析子系統，油藏分析子系統與生產指揮與安全預警子系統等四個子系統構成。系統對原始采集數據進行篩選、回溯、分析，將加工數據以報表、優化方案、告警等方式展現于用戶，為使用者提供參考依據，滿足礦、采油廠、油田公司等各層次人員對管理的需求。

1）數據采集與監控子系統：實時采集并監控油田各生產單元，及時反饋設備的異常信息。包含自動采集，生產設備實時監測與自動預警三個模塊。

2）油田生產分析子系統：結合示功圖、動靜態液面、臺賬等基礎數據，對各生產單元的當前運行狀態和歷史情況，給予優化意見。包含基礎資料，生產分析，方案運行三個模塊。

3）油藏分析子系統：覆蓋地質研究、動態分析、開發規劃、油田管理、三次采油等業務領域，實現數據規范管理、信息共享應用、業務網絡流轉。包含基礎數據管理、地質圖幅管理和動態分析等三個模塊。

4）生產指揮與安全預警子系統：通過分析采集與監控數據，對生產安全和風險進行預警；提供多種決策方案和調度模式供管理人員統一指揮。包含任務管理、生產調度、遠程控制與安全管理四個模塊。

四個子系統通過統一平臺實現“統一認證，統一框架”，通過服務調用，實現系統數據一致、透明的訪問，滿足管理人員生產監控、過程控制、運行分析和指揮調度等精細化管理要求。

2 系統設計

2.1 系統架構

系統包含三個平臺：①數據采集平臺：包含油水井、計量間、站場等生產設備的實時數據采集，視頻數據等媒體文件的實時傳遞；②數據共享平臺：基于數據庫中間件技術，共享采油工程、地面工程等異構系統運行數據；③業務發布平臺：采用WCF等面向服務技術，發布油田不同業務領域服務，實現系統的組件式構建。

系統集成RTU、PLC等前端采集設備的實時數據，通過數據庫中間件，采用接口調用等方式，結合油藏工程、地質、采油工程等現有系統數據，完成業務系統的搭建，通過調用不同業務服務，實現油田動靜態數據管理、生產分析與預測、方案運行監控、統一指揮調度等多個子系統功能。

2.2 功能設計

系統按功能結構橫向劃分為四個子系統。其中，油田生產分析系統和油藏分析子系統以分析為主，從單井和區塊兩個層面綜合分析油田生產狀況，預測運行趨勢；數據采集與監控子系統側重于數據監測與篩選，而生產指揮與安全預警子系統則更偏向于調度和控制管理。

系統縱向劃分為三個層次：第一層為原始采集層，為原始數據的直觀展現，既包含油水井、間站的實時采集數據，也包含從外部系統共享得到的采油工程、地面工程等數據；第二層為生產運行層，通過綜合分析與處理原始數據，系統實現油水井工分析、設備運行狀況預測、指標運行追蹤等，也將生產職能融入于系統中，完成趨勢預測、任務追蹤、調度管理等，為大部分使用者調用；第三層為高級決策層，系統通過智能分析結果，結合靜態數據，生成生產決策信息供油田上層人員參考和方案制定。

2.3 數據流向

系統內部的數據流向為：數據采集與監控子系統的告警數據源于對監控數據、計算數據和日數據的處理；油田生產分析系統的靜態數據和指標數據為綜合分析數據提供基礎，分析數據除在相關功能界面展示外，也有部分應用于方案管理中；油藏分析子系統的圖幅數據單獨應用于圖幅界面，動態分析數據需要油藏基礎數據來構建，所分析的數據應用于預測數據中；指揮與安全預警子系統的數據各行其職，實現其相應的功能。

系統間的數據流向為：數據采集與監控子系統為生產分析和油藏分析子系統提供動態數據來源；兩個分析子系統為指揮與預警系統提供決策數據支持；四個子系統整合于智能化平臺上，統一調用總體平臺基礎數據，通過用戶數據實現認證管理。

3 關鍵技術及實現

1）面向服務的業務集成與發布技術。系統采用WCF完成服務平臺搭建。在完成業務邏輯的開發后，將服務地址、名稱、操作口令等服務信息保存于服務信息數據庫中，已實現服務的持久化。服務使用人員通過服務調用接口，獲取服務詳細信息，根據名稱和操作口令訂閱此服務，實現所需業務數據的查詢和操作。面向服務開發將系統的耦合度提升到接口層面，服務地址更改，業務邏輯擴展都不會對系統造成影響，當新增加業務邏輯時，只需要在服務端填寫新的接口，即在保證不更改服務器狀態的情況下，實現新功能的無縫配置，避免傳統系統需要重新部署的弊端，另外，在服務的開發、部署和維護過程中，所有的服務都可以統一管理，杜絕了資源的浪費和濫用。

2）基于中間件的數據集成與共享技術。智能化系統是一個整合的應用平臺，其包含成型系統的接入、未成形系統的升級和新系統的開發，統一各數據源，達到信息共享是系統的核心工作。通過數據庫中間件，系統創建了與不同系統間的數據調用接口，封裝繁瑣操作和方法，在原有系統正常運行的情況下，完成與地面工程、油藏工程等異構系統的有效整合，在系統間搭建采集數據，分析數據，決策數據，方案數據的傳輸轉發通道，實現用戶對井/間/站生產數據、管理數據及外系統數據的統一、透明訪問。

3）基于WebGIS的信息處理與展示技術。系統對數據的最直觀展現方式是GIS。系統以WebGIS為技術依托，搭建基于油田全景的多層可視化綜合信息展示平臺，集成各類狀態監測信息，將實時設備狀態參數、性能分析、區塊運行等數據通過各種設備載體展現，實現圖形化的、形象化的油田生產監控。

4 應用與結語

智能化系統經過在某采油廠試運行，取得了很好的效果。系統實現了傳統管理模式與信息技術的接軌，減少生產成本，優化勞動用工，科學指導生產。系統的應用，為實現量化融合建設作出了貢獻。

參考文獻

[1]趙任方，郭登峰.信息化管控在電網行業的探索與實踐[J].電力信息化，2011，9（5）.

[2]虞斐，孔繁虹，許哲雄.智能電網下的新型能源管理系統設計方案[J].華東電力，2009，37（7）.endprint