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力控油气SCADA在中石油长庆油田的应用


项目概述
      中石油长庆油田依采油作业区为中心,将井场、单井数据、站点(增压站、接转站、联合站、注水站等)数据统一采集并存放于SCADA实时数据库中,并对该数据进行存储、处理、显示及报警等内容。各站点通过图形化客户端访问数据以及实现远程控制,同时,该SCADA系统需与其它应用系统进行通信,为其他系统提供有关生产数据,或从其它系统中提取相关数据。
      通过作业区SCADA的建立,实现了一套适用于长庆油田“作业区监控调度系统”,使采油管理工作实现前端无人值守站/井,高效集中化管理,提高生产效率。
二、系统建设目标
 项目设计目标
      统一采用标准化设计,实现硬件协议标准化、传输链路标准化、系统软、硬件配置标准化、采集标签标准化、软件模版化。
井场硬件协议标准化是指采用统一的通讯协议,如MODBUS TCP。
传输链路标准化是针对网络的物理链路层进行标准化设计,如TCP/IP、串口、无线WIFI、3G\4G等传输标准,具体内容如TCP CLIENT或TCPSERVER、串口协议的主与从、无线WIFI网络链路模式。
      系统软/硬件配置标准化就需要将软件与硬件进行统一标准配置,至少满足5年以内的软件硬件需求,并且针对实施方面具有可移植性。
 项目实施过程目标
      遵循模块化建设的原则,采用统一的命名规则,使用整体的功能模板进行开发,使项目具备易维护性和易移植性。
实施过程中点表命名、站点命名、信息录入、界面模板风格、流程图风格都以标准化模块处理,实现SCADA系统可移植的特性。
实施的整个过程最终都会以日志与手册方式呈现,做到运行后易维护。
 项目建设完成目标
      项目建设完成后,将实现一套适用于长庆油田采油厂的“作业区监控调度系统”,使采油厂管理工作逐步实现前端无人值守站/井,高效集中化管理,提高生产效率,并且易维护,易移植,易推广。


系统建设内
      系统建设内容包括井场、增压站/接转站、注水站、联合站及水源井的数据集成,软件平台重点以SCADA系统软件功能模块建设为主,主要包含生产运行、原油集输、油田注水、管网运行、可燃气体、通讯监控、报警、趋势报表、事件等功能模块。
      所有井场的油井均由主RTU将数据送至作业区监控中心冗余服务器中,改变了原有送到各自增压站的链接方式;增压站/接转站、注水站、联合站及水源井的PLC或RTU直接通过以太网将数据传送至SCADA系统监控平台中

方案介绍
4.1系统架构



系统框架图
4.2系统介绍
      SCADA系统监控中心以2台冗余的服务器做为数据采集,由eForceCon历史库做为历史数据备份服务器及WEB发布工作,至少配备2台以上操作作员站(C/S客户端)做为服务器的远程部署及工艺流程处理工作,并具有控制泵与抽油机等设备的最高优先级。在监控中心的其它计算机或办公区域计算机可直接通过IE浏览器访问SCADA系统工程,并可根据分配的不同权限等级完成具体的监控工作。
4.2.1实时服务器
      实时服务器采用力控eForceCon油气版SCADA软件冗余部署,服务器负责采集最高达300个井场50个站控数据,总网络节点数近400个,总数据I/O点数最高达5万余点,完成实时数据的处理、存储、统计、管理等功能,可以通过以太网与现场的井场、站库的控制器进行通讯,将操作员站的控制指令发送到现场控制器,实现控制要求。并为网络中的其它服务器和工作站提供相关实时数据。
4.2.2历史服务器
      历史服务器也采用力控eForceCon油气版SCADA软件,历史库从实时服务器中将数据同步至本地数据库中,然后进行存储工作,通过统计作业区最高有近2万余点数据需要进行历史数据存储。历史数据库还承担着WEB发布工作,实现B/S客户端的访问。
4.2.3操作员站
      操作员站通过图形化客户端对各个站、井进行监控,设置某台站点为工程师站,可专门用来远程在线部署服务器及操作员站工程。
4.2.4瘦客户端
      IE客户端是指瘦客户端,用户只需通过IE浏览器方式直接访问并加载界面的过程,依赖于微软的IE浏览器,一般应用于IE8版本以上的浏览器,不再需要安装其它力控客户端程序。


系统功能
5.1生产运行
      生产运行主要包括产液量监控与注水量监控,产量液量监控主要体现全区所有站的开井数、计划产量、前日产量、当日输出、当日库存、当日产进量、功计产量、产量进度数据。
油井产量分析界面重点体现增压站所管辖井场各油井当日产量、昨日产量、井场产量、较昨日差值、油井状态、工况分析结果、功图分析、原因分析。


      注水量监控主要体现昨目注水量、当日注水量、折算配注量、以及配注差、配注进度。水井产量分析主要体现各站阀组的分压、管压、日注水量、日配注量、瞬时流量、累积流量、水井配注。

5.2 原油集输
      油系统重点包含站内监控系统、井场监控系统,以油系统总集输界面为引导,根据不同的权限访问到各站的数据。
工艺界面相关参数可点击显示其前24小时趋势曲线,针对站内外输泵可直接进行手动控制、连接续输油、自动控制等操作。




      油系统井场监控,重点以各站井场回压、油井冲程、冲次、最大载荷、最小载 荷、油井状态、启停井、功图分析(图略)。
油井监控界面可直接对某口油井进行远程启停,也可打开井场视频进行油井状态的观察,根据实际控制要求进行控制。


5.3 油田注水
      水系统监控重点监控注水干线、注水阀组、水源井,以总引导界面进入不同的注水站、水源井监控界面、注水井配注界面。


5.4管网运行
      管理运行主要包含站间管线监测以及井场管线监测,主要以实时与历史曲线方式体现。
站间管网曲线重点对各站点对点集输或插输管线的流量、压力实时监测,井场管线重点以井场回压实时监测。




5.5可燃气体
      重点监测站内与外输泵相关的关键参数,其中可燃气体监测做为其重要报警统计指标,体现每个站的实际报警数量,通过引导界面进入到各站的三防四责界面。
      站内三防四责界面重点以站内示意图标出可燃气体安装的物理位置,以及外输泵相关的参数显示,并设有紧急停车按钮对外输工艺进行操控。


5.6通讯监控
      通讯监控主要以站PLC、井场主RTU、水源井RTU做监控对象,通过通讯统计可看到目前故障节点的数量,也可通过通讯曲线分析出设备故障是由于固件死机还是网络中断导致。


5.7报警系统
      报警系统分为实时报警、历史报警、报警统计、报警设置、报警推送(短信与RTX)。
      报警统计以所有菜单栏图标右上角数量为主,各模块的报警信息都在历史报警中查询到。
      报警设置以站划分快速检索出所有报警参数点,在组态时减少了较多组态工作量,设置也较灵活。
      RTX与短信报警方式以推送方式将重点报警信息发送相关责任人。
      报警升级主要是站上人员在设定时间内未确认报警信息后会分2级将该类报警信息上报到不同的管理岗。



5.8报表系统
      报表系统主要包括调度报表、井场回压报表、历史追忆,调度报表主要以站内生产数据监控与查询为主要功能,可进行数据修改、保存、上传等操作。井场回压报表重点以各时段的井场回压      数据进行对比分析,历史追忆可选择任意一个历史数据点进行历史数据的检索,可灵活设置查询的点与时间参数。


5.9事件管理
      事件系统重点记录整个SCADA系统的运行情况,在服务端与客户端所记录的内容方式有所不同,分别为冗余服务器日志、历史服务器日志、客户端操作日志。

5.10用户管理系
      建立远程用户管理系统,通过WEB方式访问测试,本地工程建立完善的用户管理体系,并且相应的建立远程用户管理系统,不仅本地可以访问测试,并且通过WEB方式也可以访问测试。    


      通过IIS配置可将用户管理系统发布到网络中,通过IE浏览器方式也可能对用户进行管理。


系统软硬件清单
6.1系统软件清单


6.2系统服务器配置


七、方案总
      通过中石油长庆油田作业区级SCADA系统的建设和应用,使油田作业区数据管理由分散采集、逐级汇总、层层上报向源头采集、集中管理、分散控制转变。使采油管理工作实现前端无人值守站/井,高效集中化管理,全面提升油气生产决策的及时性和准确性,全面降低运行成本和安全风险。同时通过模版化的施工,实现了易维护,易移植,易推广。