油井遠程自動化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

郟伯瀚

（中國石油西北銷售長沙分公司，湖南 長沙 410000）

1 油井遠程自動化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計原則

（1）實用性。油井遠程自動化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，要具有實用性，能夠涵蓋油井全部生產(chǎn)范圍，對油井設(shè)備的生產(chǎn)使用情況做出實時監(jiān)測。所傳輸?shù)玫降谋O(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果可以與油井使用現(xiàn)狀保持一致。隨著信息自動化技術(shù)不斷發(fā)展進步，油井生產(chǎn)所使用的設(shè)備也在不斷更新，對此在遠程自動化監(jiān)控中需要與油井設(shè)備同樣做出創(chuàng)新優(yōu)化，確保監(jiān)控系統(tǒng)在油田生產(chǎn)任務(wù)進行時，能夠發(fā)揮切實有效的監(jiān)管作用，可以為技術(shù)人員開展油田設(shè)備維護提供有力的參照數(shù)據(jù)。避免出現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)過于智能或者過于落后，而導致現(xiàn)場使用操作缺乏便捷性的問題，先進程度與當前油田生產(chǎn)設(shè)備相匹配，同時也要具有更新優(yōu)化的空間。在硬件先進程度上要考慮未來幾年內(nèi)油田設(shè)備的發(fā)展方向，從而降低自動化監(jiān)控系統(tǒng)更新維護的成本投入。

（2）安全性。其次是油井自動化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中的安全性原則，油田生產(chǎn)設(shè)備使用環(huán)境大部分為戶外，監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備安裝中也需要在戶外進行，長時間處于暴曬或者雨水侵蝕狀態(tài)中，自動化監(jiān)控設(shè)備要具有一定的安全防護能力。可以最大程度確保自身設(shè)備運行使用安全性。由于自動化監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建中投入大量資源與資金，如果頻繁損壞將會影響到油井遠程自動化監(jiān)控任務(wù)實現(xiàn)，更會造成投入資金的增長，安全性原則是各項設(shè)計任務(wù)開展中首先需要考慮的。安全性不僅體現(xiàn)在硬件組織中更包括自動化監(jiān)控系統(tǒng)的軟件程序運行，遠程監(jiān)控需要借助網(wǎng)絡(luò)來傳輸信息，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中又潛藏著大量風險，需要在系統(tǒng)構(gòu)建設(shè)計時完善防火墻，即使在網(wǎng)絡(luò)風險環(huán)境中，也能確保遠程自動化監(jiān)控系統(tǒng)信息傳輸可以安全順利的進行。高效安全使用狀態(tài)中，構(gòu)建自動化遠程監(jiān)控系統(tǒng)，還要考慮在成本上是否符合系統(tǒng)使用標準，避免系統(tǒng)功能過于強大而造成部分資源閑置。

（3）易維護。自動化監(jiān)控系統(tǒng)由硬件設(shè)備與軟件程序兩部分組成，這兩方面都應(yīng)該體現(xiàn)出一維護的原則。油田生產(chǎn)設(shè)備，對遠程監(jiān)控需求較大長時間使用中難以避免遠程監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障以及隱患，本著易維護的原則對系統(tǒng)進行設(shè)計，即使使用中出現(xiàn)風險異常也能通過這種方法來快速恢復。恢復遠程自動化監(jiān)控系統(tǒng)的正常功能，通過構(gòu)建初始化數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)，一旦軟件程序在使用中產(chǎn)生故障，通過初始化恢復可以確保程序系統(tǒng)達到正常標準。自動化監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建中要將學習能力引入其中，系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下可以自動下載補丁，對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的病毒隱患進行隔離。自動學習功能還能夠準確地捕捉油井現(xiàn)場設(shè)備使用數(shù)據(jù)信息，在對信息數(shù)據(jù)對接傳輸時也能自動選擇高效信道，避免數(shù)據(jù)信息在傳輸速度上因此受到影響。

2 油井遠程自動化監(jiān)測系統(tǒng)功能設(shè)計

（1）數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計，可以借助遙感技術(shù)來實現(xiàn)。由于油井生產(chǎn)現(xiàn)場占地面積較大，與監(jiān)控機房距離較遠，應(yīng)用電纜技術(shù)來傳輸數(shù)據(jù)信息，時間延誤以及改用誤差上均不能達到安全水標準。在油井現(xiàn)場建立完善的遙感監(jiān)控系統(tǒng)，隨著數(shù)據(jù)產(chǎn)生，現(xiàn)場探測器將所感應(yīng)得到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)嚼走_中轉(zhuǎn)中心，并由中轉(zhuǎn)中心快速完成數(shù)據(jù)的對接輸入以及輸出。按照數(shù)據(jù)采集的標準將其傳輸?shù)阶詣踊O(jiān)控總控制中心，技術(shù)人員在控制中心中可以通過程序指令輸出隨，任意的啟動并切換任意的數(shù)據(jù)接收端口，刪除或者添加所監(jiān)控的油田設(shè)備終端，從而更精準的捕捉終端各項使用參數(shù)。構(gòu)建數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件框架中，引入報警功能，一旦所得到的終端參數(shù)數(shù)值與額定標準不匹配將會發(fā)出警報。

（2）數(shù)據(jù)處理。遠程監(jiān)控系統(tǒng)采集得到的數(shù)據(jù)，控制中心并不能直接運算，需要將其處理成為計算機控制系統(tǒng)中能夠識別的形式。數(shù)據(jù)處理是針對模擬量所開展的，根據(jù)能監(jiān)控系統(tǒng)分析運算能力對模擬量做出劃分，記錄油井設(shè)備運行中所發(fā)生的突發(fā)情況。為確保數(shù)據(jù)處理資源能夠切實有效的運用，通常在系統(tǒng)構(gòu)建中會設(shè)置出信息導通運算時間，周期分別為10分鐘、30分鐘以及60分鐘，根據(jù)所設(shè)定的管理周期，現(xiàn)場技術(shù)人員會時時操控記錄數(shù)據(jù)分析處理后得到的最終結(jié)果。數(shù)據(jù)處理模塊構(gòu)建中要考慮網(wǎng)絡(luò)故障對其造成的影響，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中存在很多不確定風險因素，一旦發(fā)生故障信息傳輸將因此中斷。框架構(gòu)建中去除冗余硬件組織，從而提升數(shù)據(jù)處理中硬件與軟件的配合速度，更高效地完成數(shù)據(jù)實時對接，滿足通訊任務(wù)對信息傳導的需求。

（3）人機界面。人機交互中技術(shù)人員所面對的操作界面符合日常維護習慣。該界面具有循環(huán)功能，可以循環(huán)顯示出遠程監(jiān)控設(shè)備對油井現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)探測結(jié)果，循環(huán)時間以及顯示時間設(shè)定在30s之內(nèi)。人機互換同樣需要借助遙感測繪地圖來完成，明確油井現(xiàn)場各個電氣設(shè)備的分布情況，與智能化自動監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，了解設(shè)備導通狀況，一旦發(fā)生故障也將會自動做出斷電指示避免設(shè)備繼續(xù)使用造成損壞。人機交互界面中對于歷史數(shù)據(jù)的記錄，可幫助技術(shù)人員隨時查看一段時間內(nèi)油井設(shè)備使用安全性，通過歷史數(shù)據(jù)之間的對比也能判斷出當前油井設(shè)備所出運行狀態(tài)是否正常。人機交互框架設(shè)計，需要建立油井現(xiàn)場自動化監(jiān)控中不同功能區(qū)域劃分層次，以功能為基礎(chǔ)構(gòu)建出對應(yīng)數(shù)據(jù)庫。這樣在油井設(shè)備使用中數(shù)據(jù)庫也能發(fā)揮監(jiān)管作用，遠程自動化監(jiān)控系統(tǒng)所得到的數(shù)據(jù)可以與額定參數(shù)進行實時對比，從而判斷自動化監(jiān)控程序使用狀況以及所監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的安全隱患問題。

（4）系統(tǒng)維護。 系統(tǒng)維護則是針對油井遠程自動化監(jiān)測所得結(jié)果開展的維修任務(wù)，日常使用中油井設(shè)備部分機械組件可能會出現(xiàn)損耗，一旦損耗超出所規(guī)定，安全范圍將會威脅到油井安全生產(chǎn)使用。系統(tǒng)維護需要根據(jù)終端所得到的遠程自動監(jiān)測結(jié)果，判斷現(xiàn)場設(shè)備發(fā)生的故障類型以及具體所在區(qū)域，遠程自動化監(jiān)控系統(tǒng)與智能控制相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)故障自動報警，確保使用中系統(tǒng)安全性不會因此受到影響。技術(shù)人員參照的終端數(shù)據(jù)，結(jié)果開展油井硬件設(shè)備維護也能從維護技術(shù)優(yōu)化角度，更好地完成技術(shù)控制監(jiān)管。系統(tǒng)使用中所存在的安全隱患，通過遠程自動監(jiān)控程序構(gòu)建，可以以一種控制中心能夠識別的信息模式傳輸，從而進入到更穩(wěn)定的程序框架中。

（5）結(jié)果上報。對最終遠程自動監(jiān)控系統(tǒng)所得到的數(shù)據(jù)進行實時上報，上報后的數(shù)據(jù)需要形成油井監(jiān)控數(shù)據(jù)庫，技術(shù)人員會定期對數(shù)據(jù)進行全面總結(jié)，判斷油井使用中容易發(fā)生故障的區(qū)域。并進行定向強化從而降低故障隱患，結(jié)果上報在程序設(shè)計中，是與循環(huán)數(shù)據(jù)庫模式實現(xiàn)的，可以通過一項數(shù)據(jù)分析后所得結(jié)果在數(shù)據(jù)庫中二次提取，從而生成新的數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)不同采集傳輸時間在數(shù)據(jù)庫中做出順序分層，避免使用中出現(xiàn)時間順序錯亂，影響到技術(shù)人員最終判斷。上報結(jié)果要確保安全性，精準安全的數(shù)據(jù)結(jié)果才能夠自動保存，并在遠程自動化監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)揮參照對比的作用。技術(shù)方法對比應(yīng)用中，還需要確定最符合設(shè)備生產(chǎn)規(guī)律的類型，確保數(shù)據(jù)資源能夠發(fā)揮最大效果。市面上有很多油井控制器,國內(nèi)外自主開發(fā)的控制器不下幾十種,多采用單片機技術(shù)集成,功能大同小異,但用戶選型的時候一定要考慮到安裝環(huán)境和天氣等因素。國內(nèi)的控制器在開發(fā)過程中多價格因素,所選的傳感器大多為配套產(chǎn)品,接收的信號很多不是標準信號,這點一定要注意!許多產(chǎn)品編程方式、通訊協(xié)議都不開放,與其他系統(tǒng)的兼容性較差,容易出現(xiàn)廠家不提供備件或支持會使系統(tǒng)全面癱瘓的風險。在天氣寒冷、風沙大的戶外使用建議考慮國外的產(chǎn)品,但有一點提出注意:國外的產(chǎn)品由于設(shè)備編程方式完全開放,支持編程及二次開發(fā)以滿足用戶的任何控制要求,但同時對系統(tǒng)集成商的技術(shù)能力也有更高的要求。

3 結(jié)語

經(jīng)濟全球化的發(fā)展使石油生產(chǎn)參與到了全球市場的緊張供應(yīng)鏈中,在這種大環(huán)境下,油田生產(chǎn)管理區(qū)采用先進的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),加強油井管理、降本增效,提高信息化管理和質(zhì)量管理水平具有非常重要意義。而作為油田信息化建設(shè)的一個重要組成部分,油井遠程自動化監(jiān)控水平的高低將對油田信息化建設(shè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。

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