一,、系統(tǒng)概況
　　1,、立項(xiàng)背景
　　上世紀(jì)九十年代中后期掀起的信息浪潮，極大地推動了人類社會各行各業(yè)技術(shù)革新的迅猛發(fā)展,。隨著石油科技的發(fā)展,，石油工業(yè)正在向智能化和信息化過渡，"企業(yè)e化",、"管控一體化"已成為實(shí)現(xiàn)"降本增效,，提高管理水平"這一油田改革目標(biāo)中的一個重要課題。
　　與發(fā)達(dá)國家相比我國石油開采技術(shù)水平還有一定差距,，目前我國的采油井95%以上是機(jī)采,，大多數(shù)數(shù)據(jù)采集" title="數(shù)據(jù)采集">數(shù)據(jù)采集依靠人工完成，雖然一定程度上已建立了石油MIS信息管理系統(tǒng),，但油井現(xiàn)場的數(shù)據(jù)還不能實(shí)現(xiàn)無縫上傳,，集中采集，無法實(shí)現(xiàn)高效的采油調(diào)度管理,。 通過建立油田生產(chǎn)自動化實(shí)時全過程監(jiān)控的SCADA系統(tǒng),，使油田已建或在建信息網(wǎng)絡(luò)向井口擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)油井?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時傳送和信息網(wǎng)絡(luò)的無縫鏈接,，逐步形成油田生產(chǎn)管理" title="生產(chǎn)管理">生產(chǎn)管理與監(jiān)控一體化的信息中心,，將成為油田井網(wǎng)監(jiān)控和生產(chǎn)調(diào)度管理的整體解決方案。
　　2,、油田概況
　　某油田高尚堡油田采油作業(yè)區(qū)位于唐?？h東南約25公里處，區(qū)域面積約70平方公里。管理著7座轉(zhuǎn)油站,、43座計(jì)量站" title="計(jì)量站">計(jì)量站,、5座注水站、1座聯(lián)合站和一座油氣處理廠,。油田大多數(shù)的數(shù)據(jù)依靠人工完成,，為實(shí)現(xiàn)整個油田統(tǒng)一管理和生產(chǎn)的自動化，通過建立ECHOSCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)油田的監(jiān)視,、控制和數(shù)據(jù)采集,，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合站、油氣處理廠,、計(jì)量站,、轉(zhuǎn)油站、注水站和現(xiàn)場測控" title="現(xiàn)場測控">現(xiàn)場測控單元數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測,，為了實(shí)現(xiàn)對井口設(shè)備遠(yuǎn)程的遙控,，并能夠?qū)ιa(chǎn)數(shù)據(jù)的歸檔保存管理等。
　　3,、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　EchoSCADA系統(tǒng)由現(xiàn)場測控單元和測控中心組成?，F(xiàn)場測控單元是實(shí)現(xiàn)SCADA功能的基本要素，由多個RTU或PLC組成,，每個RTU都是一個獨(dú)立的子系統(tǒng),，負(fù)責(zé)對本地I/O點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制。測控中心是EchoSCADA系統(tǒng)的核心,，運(yùn)行EchoSCADA軟件,，負(fù)責(zé)現(xiàn)場測控單元的集中監(jiān)控和系統(tǒng)的配置、管理,、維護(hù),。硬件網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下：

　　4、軟件結(jié)構(gòu)
　　系統(tǒng)軟件使用Windows XP平臺,，安裝在SCADA 系統(tǒng)的操作站,、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、主備SCADA服務(wù)器中,，主要是考慮到該操作系統(tǒng)在工業(yè)控制中使用的安全性和可靠性,，保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)庫軟件選用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫ORACLE9.i,，安裝在系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器中,，完成系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)的存儲、記錄等,。
　　應(yīng)用軟件的核心是安控公司的ESPIDER SCADA 軟件,，完成數(shù)據(jù)采集,、數(shù)據(jù)處理、監(jiān)控,、報(bào)警管理等功能,。油田現(xiàn)場采用安控ECHO5000系列RTU、RPC,，所以應(yīng)選用安控公司自行開發(fā)的RPC,、RTU接口驅(qū)動軟件。ECHO監(jiān)控仿真軟件,，實(shí)現(xiàn)RPC,、RTU的遠(yuǎn)程異地小鍵盤操作和示功圖采集等功能。ECHO油田管理系統(tǒng)軟件對整個SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)提供了安全,、詳細(xì)的數(shù)據(jù)庫管理,。ECHO油井示功圖分析軟件" title="分析軟件">分析軟件根據(jù)采集的示功圖數(shù)據(jù)能夠?qū)Τ橛途墓ぷ鳡顟B(tài)做出準(zhǔn)確的分析，并輸出專家報(bào)告和圖形,。
　　ESPIDER 軟件中的ESPIDER SQL/ODBC 模塊能方便地將EXPIDER SCADA實(shí)時數(shù)據(jù)庫中的實(shí)時數(shù)據(jù)插入ORACLE歷史數(shù)據(jù)庫中,。
　　系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如下圖：

　　二、系統(tǒng)分析
　　1,、 采用先進(jìn)的油田自動化技術(shù)提高油田生產(chǎn)效率" title="生產(chǎn)效率">生產(chǎn)效率：
　　提高油田生產(chǎn)效率,，減輕油田生產(chǎn)人員的勞動強(qiáng)度，減低油田生產(chǎn)管理成本是EchoSCADA系統(tǒng)的主要目標(biāo),。本系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)此目的實(shí)現(xiàn)了計(jì)量站油井遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制（計(jì)量站自動排序計(jì)量,，抽油機(jī)啟停等）,、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控等，為計(jì)量站油井實(shí)現(xiàn)無人值守打下了良好的基礎(chǔ),，同時有助于油田生產(chǎn)管理減員增效,。具體子系統(tǒng)描述如下
　　ECHO監(jiān)控仿真子系統(tǒng)：該系統(tǒng)是整套油田自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，主要實(shí)現(xiàn)抽油井,、自噴井,、螺桿泵井、計(jì)量站,、轉(zhuǎn)油站等的參數(shù)采集與常規(guī)控制,，操作員通過友好的人機(jī)界面可在遠(yuǎn)端實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的巡檢和日常操作等所有功能，同時本系統(tǒng)還提供所有參數(shù)的異常報(bào)警,，使操作員以最快的速度獲得現(xiàn)場生產(chǎn)的異常信息而及時進(jìn)行處理,，避免事故的發(fā)生。智能抽油機(jī)控制器可實(shí)時采集井口功圖數(shù)據(jù),，提供給工程師分析地下情況,。仿真子系統(tǒng)的典型界面如下：

　　ECHO計(jì)量子系統(tǒng)：計(jì)量子系統(tǒng)是ECHOSCADA系統(tǒng)的核心,，它的核心任務(wù)是完成油井井號的選擇及決定單井的計(jì)量時間，實(shí)現(xiàn)油井油,、氣,、水三相自動計(jì)量。自動排序計(jì)量是操作員只要一次排好本日要計(jì)量所有的井號及相關(guān)參數(shù),，那么系統(tǒng)就會自動按順序執(zhí)行計(jì)量工作,，不在需要操作員額外的干預(yù)。與目前冀東油田處于積極上產(chǎn)階段,，所以井口作業(yè)頻繁,，根據(jù)冀東的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況，我們在系統(tǒng)中加入了自動添加井站功能,。通過該系統(tǒng),，操作員只需添加新投運(yùn)的站號與井號，那么添加新井的工作就完成了,。
　　單井量油子系統(tǒng)：是安控公司針對油田生產(chǎn)計(jì)量的需要,，研發(fā)、生產(chǎn)的國內(nèi)含游桿泵抽油機(jī)流量計(jì)算系統(tǒng),。主要是為了解決目前我國部分油田油井分散,、建設(shè)計(jì)量站費(fèi)用較高、間抽井難度大等問題而研制的,。系統(tǒng)根據(jù)功圖和井口參數(shù)數(shù)據(jù)及其井口油桿的基本參數(shù)實(shí)時計(jì)算出油井產(chǎn)量,。實(shí)時計(jì)量：在井口對每幅示功圖進(jìn)行實(shí)時產(chǎn)量計(jì)量，可以有效的對間出井及井況變化的井進(jìn)行計(jì)量,?？稍诰W(wǎng)絡(luò)中斷或中控室故障的情況下獨(dú)立進(jìn)行工作，不丟失每一組數(shù)據(jù),。    適用性強(qiáng)：實(shí)時連續(xù)計(jì)量,，保證計(jì)量結(jié)果的真實(shí)性和代表性。在油井生產(chǎn)后期階段的間歇出油,、間抽工作和井況變化較大的情況下,，同樣能夠適用。 RTU與中控室的通信失敗不影響產(chǎn)量計(jì)量的連續(xù)性和計(jì)量精度,。

　　視頻監(jiān)視子系統(tǒng)：本系統(tǒng)采用的是嵌入式WEB服務(wù)器技術(shù),，現(xiàn)場不需要放置視頻主機(jī)，工作人員可以直接用瀏覽器（如IE）觀看瀏覽器上的界面,。同時中控室放置兩臺大屏幕監(jiān)視主機(jī)可同時監(jiān)視32個現(xiàn)場的實(shí)時畫面,。系統(tǒng)還具有控制云臺操作、集中與計(jì)劃錄象存儲,、對講等功能,。

　　2,、 全面的自動化保護(hù)技術(shù)保障油田生產(chǎn)安全：
　　本套系統(tǒng)綜合其它各兄弟油田的安全生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及本油田多年的生產(chǎn)安全技術(shù)積累，制定了比較完備的設(shè)備安全生產(chǎn)保護(hù)措施,，具體描述如下
　　計(jì)量間安全保護(hù)措施：計(jì)量間包括超壓報(bào)警,，可燃?xì)怏w報(bào)警（轉(zhuǎn)油站）、設(shè)備故障報(bào)警,、超溫報(bào)警等功能,，發(fā)生報(bào)警時系統(tǒng)會自動聯(lián)動設(shè)備到安全狀態(tài)避免事故發(fā)生。
　　智能抽油機(jī)控制器安全模塊：抽油機(jī)具備負(fù)荷超載/欠載報(bào)警停機(jī)功能,，有效減少抽油機(jī)卡桿斷桿事故的發(fā)生,；同時具有油壓套壓超壓報(bào)警功能，提示工作人員注意油井是否有瞥壓的危險(xiǎn),。
　　系統(tǒng)也考慮了本身的健康與安全性,，系統(tǒng)內(nèi)部采取獨(dú)立網(wǎng)段，與油田局域網(wǎng)互聯(lián)時加裝硬件防火墻,，保證系統(tǒng)安全,。
　　3、 高效,、精細(xì)的能耗管理：
　　節(jié)能技術(shù)是當(dāng)前油田生產(chǎn)非常關(guān)注并飛速發(fā)展的技術(shù),，本系統(tǒng)立足于冀東油田生產(chǎn)實(shí)際情況，有效利用現(xiàn)有資源,，在不增加額外的節(jié)能設(shè)備及投資情況下實(shí)現(xiàn)精細(xì)的能耗管理,。
　　智能抽油機(jī)控制器節(jié)能措施：智能控制器采集地下負(fù)荷功圖與電流圖，根據(jù)功圖做地質(zhì)分析,，為抽油機(jī)實(shí)現(xiàn)抽油間抽,、空抽等節(jié)能控制提供直接的參考資料，同時提供了智能間抽,、空抽控制的接口。
　　電量使用的能耗管理：系統(tǒng)可以計(jì)算出抽油機(jī)電機(jī)或螺桿泵的實(shí)時功率,，統(tǒng)計(jì)每臺電機(jī)每小時,、每天的有功和無功電能，提供每臺抽油機(jī)的用電量,。同時可根據(jù)系統(tǒng)采集的功率因數(shù)等分析合適的電機(jī)功率,，幫助工程師合理選擇電機(jī)實(shí)現(xiàn)能耗的精細(xì)管理。

　　4,、 功能強(qiáng)大的輔助生產(chǎn)管理功能：
　　本系統(tǒng)開發(fā)時引入了智能生產(chǎn)管理概念,，根據(jù)冀東油田實(shí)際生產(chǎn)情況和國內(nèi)外油田生產(chǎn)管理及數(shù)據(jù)分析的先進(jìn)理念與技術(shù)為冀東油田定制開發(fā)了一套油田生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)EOPEN系統(tǒng)。本系統(tǒng)與ECHOSCADA系統(tǒng)無縫結(jié)合,，取代了以往要靠統(tǒng)計(jì)人員通過大量的數(shù)據(jù)錄入與分析才能得到的分析結(jié)果,，很快捷全面的統(tǒng)計(jì)分析各種生產(chǎn)報(bào)表信息及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果,，而且可根據(jù)生產(chǎn)需求方便靈活的更改查詢及統(tǒng)計(jì)的需求，實(shí)現(xiàn)二次開發(fā),，提高了油田生產(chǎn)的管理水平,、生產(chǎn)質(zhì)量；提高勞動生產(chǎn)效率,，并為領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行正確決策提供參考依據(jù),。
　　EOPEN功能描述：①．具有數(shù)據(jù)采集和錄入功能：可采集油井、注水井,、計(jì)量站,、轉(zhuǎn)油站及層位、區(qū)塊的動態(tài)與靜態(tài)信息,，并提供靈活的增加,、刪除、修改功能,。
　?、冢奖愕牟樵児δ埽嚎奢斎霑r間、井號或其它關(guān)鍵字的模糊查詢,，可自定義查詢條件,，查詢結(jié)果以文字、圖行,、表格的方式表示,，支持WEB瀏覽和菜單方式查詢。查詢信息包括采油設(shè)施基本信息,、生產(chǎn)信息,、管理信息、告警信息等,。
　?、郏畯?qiáng)大的統(tǒng)計(jì)分析功能：本功能是軟件先進(jìn)性的核心體現(xiàn)，可對油井產(chǎn)量,、計(jì)量站產(chǎn)量,、轉(zhuǎn)油站產(chǎn)量、區(qū)塊產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),；對產(chǎn)量波動及走向進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,；統(tǒng)計(jì)查找生產(chǎn)不正常井的數(shù)量，并分析出原因等,；分析結(jié)果除生成相應(yīng)的報(bào)表外還可以餅圖,、直方圖、趨勢圖方式顯示,。
　?、埽到y(tǒng)采用開放式結(jié)構(gòu),，預(yù)留各種數(shù)據(jù)接口，方便與各種系統(tǒng)互聯(lián),；具有方便的維護(hù)功能,，和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠脩舭踩芾怼?/p>

　　5、 高技術(shù)含量的抽油機(jī)智能分析軟件：
　　安控依托本身技術(shù)優(yōu)勢和多年的油田應(yīng)用工程經(jīng)驗(yàn),，開發(fā)了ECHO油井示功圖分析軟件,。采用了專家系統(tǒng)和模式識別技術(shù),根據(jù)采集的示功圖數(shù)據(jù)能夠在線對抽油井的工作狀態(tài)做出準(zhǔn)確的分析，可以自動診斷出油井的沙卡,、掉桿,、結(jié)臘等故障，并能輸出專家報(bào)告和圖形,。軟件根據(jù)故障智能分析提供解決對策,，工程師還可以完善對策庫，對每一次故障解決進(jìn)行記錄使軟件具有自學(xué)習(xí)功能,。工程師通過該軟件準(zhǔn)確快速判斷油井生產(chǎn)情況,，做出正確的解決方案。

　　6,、 先進(jìn)的信息化管理：
　　為了方便油田信息化管理,，本系統(tǒng)開發(fā)了WEB發(fā)布功能，工作人員在取得一定權(quán)限后可利用WEB瀏覽器實(shí)時查看,、查詢生產(chǎn)信息,。系統(tǒng)利用微軟ITS新技術(shù)，遵循所見既所得的功能,，除正常的頁面流程等發(fā)布外,，實(shí)現(xiàn)了趨勢、報(bào)警,、報(bào)表的實(shí)時WEB發(fā)布而不需要額外的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器支持,，降低了系統(tǒng)成本。
　　三,、結(jié)語
　　北京安控科技發(fā)展有限公司成立以來,，承建了國內(nèi)多個油田中控室的自動化系統(tǒng)工程，憑借安控人的高尚的職業(yè)精神和辛苦的努力與付出,，為中國的油田自動化事業(yè)作出了自己的貢獻(xiàn)。