塔里木油田物聯網建設

李 昕 大慶油田設計院

塔里木油田物聯網建設

李 昕 大慶油田設計院

塔里木油田油田生產物聯網系統包括數據采集與監控系統、數據傳輸系統以及生產管理系統三部分。生產網數據傳輸系統由作業區生產管理中心→大中型工藝站場→井場的光纖通信網路，將單井和站場生產數據高效、安全、穩定地傳輸到生產指揮中心。本次生產管理系統建設不考慮油公司指揮中心和生產管理中心部分，只負責完成作業區數據處理服務器的部署和相關軟件。在作業區配置小型實時數據庫服務器2臺，實現雙機熱備。該系統是一套集數據存儲、傳輸、管理及應用于一體的綜合信息系統，采用先進的瀏覽器/服務器訪問方式，包括客戶訪問層、應用服務層及數據存儲層。

物聯網；射頻識別；工業以太網；TD-LTE網絡；實時數據庫

油田生產物聯網系統是《中國石油“十二五”信息技術總體規劃》中確定的重要項目之一，物聯網系統建設作為集團公司2012年三大標志性工程之一，為公司生產經營平穩較快增長和發展方式的轉變提供有力支撐。系統通過對油田各類生產現場數據的自動采集、實時傳輸及處理分析，實現對生產過程的自動控制，降低用工需求和勞動強度，提高日常工作效率，進而優化勞動組織用工，服務油田生產的精細化管理。

塔里木油田油田生產物聯網系統包括數據采集與監控系統、數據傳輸系統以及生產管理系統三部分。

1 數據采集與監控系統

根據數據采集與監控系統的需求，結合塔里木油田未來十年的產能目標和對塔里木油田現有的管網、站場布局、工藝流程和控制方案進行了分析。為達到“油田產能增加，但是用工人數控制在1萬人以內”的目標，優化各生產單元的自動化水平。

1.1 單井數據采集

單井數據采集將通過增加壓變、溫變及載荷傳感器等儀表設備，對井場的主要工藝參數（油壓、套壓、沖程、沖次、電機綜合電參等）進行采集，采集的數據通過有線和無線傳輸方式傳送至井場RTU，通過數據傳輸系統上傳到區域生產管理中心。

1.2 計量間數據采集

在計量間內設置液位變送器、可燃氣體探測器、溫度變送器、壓力變送器、計量分離器、在線含水分析儀、多通道電動切換閥等儀表設備，實現計量間主要工藝參數（溫度、壓力、放空分液罐液位、可燃氣體泄漏檢測等）的采集和控制。由RTU完成計量間相應的過程控制、安全聯鎖等功能。

1.3 站場數據采集

對聯合站、天然氣處理廠及轉油站等各種站場的重要生產數據參數（溫度、壓力、液位、可燃氣體泄漏檢測、流量、火焰監視及熄火保護、電流、電壓、切斷閥、設備的運行狀態和遠程啟停等）進行采集，現場安裝的遠傳檢測、控制儀表信號，通過電纜上傳至PLC系統和DCS系統，供操作員日常監控與管理。站場通過實施數字化建設，實現生產信息的自動采集，生產設備的自動控制，以及生產工藝的實時集中監控。

1.4 物聯設備狀態采集

針對單井、小型站場設備采用RFID或二維碼進行標識，標識信息（名稱、坐標、類型、生產廠家、量程、精度、日期等）通過閱讀器采集；同時，對大型站場內的物聯設備的生產環境及運行狀態等信息采集。

2 數據傳輸系統

建設塔里木油田7個作業區內的生產網數據傳輸系統，構建由作業區生產管理中心→大中型工藝站場→井場的光纖通信網路，將單井和站場生產數據高效、安全、穩定地傳輸到生產指揮中心。

2.1 井場數據傳輸

井場數據傳輸采用無線通信技術方式，7個作業區的井場采用無線TD-LTE網絡通信傳輸系統，網絡由核心設備、基站及移動終端組成。在作業區設置核心設備，根據井場布局設置基站，井場設置移動終端。數據通過傳輸系統上傳到所屬聯合站站控中心，最后上傳至各作業區生產管理中心。

2.2 站場數據傳輸

各作業區采用基于IP技術的工業以太網系統作為油田大中型工藝站場的數據傳輸系統，在生產管理中心新建子網級網元網絡管理系統，管理各作業區內的工業以太網交換機。在各大中型工藝站場新建2層工業以太網交換機，生產管理中心設3層匯聚型工業以太網交換機，與站場2層交換機之間采用1 000 M鏈路連接，構成以作業區生產管理中心為核心的獨立的星型數據網。通信協議均采用TCP/IP協議，接口采用RJ45接口。各工藝站場的數據首先傳到所屬站場站控中心，然后再上傳至作業區生產管理中心，最終上傳到塔指基地管控中心，同時接受兩個調控中心的控制指令和回傳數據。

2.3 數據傳輸通道

有線數據傳輸通道采用光纖通道，在充分利用塔里木油田已建光纜的剩余纖芯的基礎上，新建干線光纜采用24芯直埋光纜，本期用8芯，其余做預留。

3 生產管理系統

本次生產管理系統建設不考慮油公司指揮中心和生產管理中心部分，只負責完成作業區數據處理服務器的部署和相關軟件。在作業區配置小型實時數據庫服務器2臺，實現雙機熱備。視頻服務器1臺，就近接入井場采集的實時數據庫。作業區生產指揮中心將通過BS或CS方式調用數據處理服務器的數據，用于調度指揮生產。油氣生產管理系統是一套集數據存儲、傳輸、管理及應用于一體的綜合信息系統，采用先進的瀏覽器/服務器訪問方式，系統包括客戶訪問層、應用服務層、數據存儲層三部分。

3.1 數據存儲層

系統對采集的源數據按一定的規則處理后存儲。主要存儲設備基本參數、設備狀態、生產運行數據及監測分析數據等。

3.2 應用服務層

應用服務層包括油氣生產監控管理組件、數據訪問邏輯組件及服務接口等。油田生產監控管理組件主要包括流程管理、處理規則及流程控制等有關流程控制和管理信息；數據訪問邏輯組件主要提供統一認證、統一授權、質量控制等安全控制服務信息；服務接口是建立起以信息交換、資源共享為目標的數據服務，為應用提供專業數據信息。

3.3 客戶訪問層

根據不同用戶群采取不同可視化展示，主要采用圖形化、報表及曲線等多種方式來滿足各級用戶應用需要。

4 結語

油田生產物聯網系統是提高油田生產管理水平，控制投資和運行成本，以及加強安全環保的有效途徑。油田生產物聯網的建設實施可實現優化生產工藝，提高產量，減少人員配置水平，優化運行參數，節能降耗，降低環境污染的風險，以及改善人員辦公環境等。項目的建設將為促進油田發展方式的轉變，為實現塔里木油田確定的“十二五”工作目標奠定基礎。

（0459）5902282、23279334@qq.com

（欄目主持焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.5.025

李昕：工程師，2000年畢業于哈爾濱工業大學電子與通信專業，現工作于大慶油田設計院儀表電信室。