活塞vs掘金:SCADA系統在中石油長慶油田作業區的應用案例

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-01-30  瀏覽次數:831
核心提示:通過中石油長慶油田作業區級SCADA系統的建設和應用,使油田作業區數據管理由分散采集、逐級匯總、層層上報向源頭采集、集中管理、分散控制轉變。使采油管理工作實現前端無人值守站/井,高效集中化管理,全面提升油氣生產決策的及時性和準確性,全面降低運行成本和安全風險。

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一、項目概述

中石油長慶油田依采油作業區為中心,將井場、單井數據、站點(增壓站、接轉站、聯合站、注水站等)數據統一采集并存放于SCADA實時數據庫中,并對該數據進行存儲、處理、顯示及報警等內容。各站點通過圖形化客戶端訪問數據以及實現遠程控制,同時,該SCADA系統需與其它應用系統進行通信,為其他系統提供有關生產數據,或從其它系統中提取相關數據。

通過作業區SCADA的建立,實現了一套適用于長慶油田“作業區監控調度系統”,使采油管理工作實現前端無人值守站/井,高效集中化管理,提高生產效率。

二、系統建設目標

1、 項目設計目標

統一采用標準化設計,實現硬件協議標準化、傳輸鏈路標準化、系統軟、硬件配置標準化、采集標簽標準化、軟件模版化。

井場硬件協議標準化是指采用統一的通訊協議,如MODBUS TCP。

傳輸鏈路標準化是針對網絡的物理鏈路層進行標準化設計,如TCP/IP、串口、無線WIFI、3G\4G等傳輸標準,具體內容如TCP CLIENT或TCPSERVER、串口協議的主與從、無線WIFI網絡鏈路模式。

系統軟/硬件配置標準化就需要將軟件與硬件進行統一標準配置,至少滿足5年以內的軟件硬件需求,并且針對實施方面具有可移植性。

2、項目實施過程目標

遵循??榛ㄉ璧腦?,采用統一的命名規則,使用整體的功能模板進行開發,使項目具備易維護性和易移植性。

實施過程中點表命名、站點命名、信息錄入、界面模板風格、流程圖風格都以標準化??櫬?,實現SCADA系統可移植的特性。

實施的整個過程最終都會以日志與手冊方式呈現,做到運行后易維護。

3、項目建設完成目標

項目建設完成后,將實現一套適用于長慶油田采油廠的“作業區監控調度系統”,使采油廠管理工作逐步實現前端無人值守站/井,高效集中化管理,提高生產效率,并且易維護,易移植,易推廣。

三、系統建設內容

系統建設內容包括井場、增壓站/接轉站、注水站、聯合站及水源井的數據集成,軟件平臺重點以SCADA系統軟件功能??榻ㄉ櫛?,主要包含生產運行、原油集輸、油田注水、管網運行、可燃氣體、通訊監控、報警、趨勢報表、事件等功能???。

所有井場的油井均由主RTU將數據送至作業區監控中心冗余服務器中,改變了原有送到各自增壓站的鏈接方式;增壓站/接轉站、注水站、聯合站及水源井的PLC或RTU直接通過以太網將數據傳送至SCADA系統監控平臺中。

四、方案介紹

1、系統架構

系統框架圖

2、系統介紹

SCADA系統監控中心以2臺冗余的服務器做為數據采集,由eForceCon歷史庫做為歷史數據備份服務器及WEB發布工作,至少配備2臺以上操作作員站(C/S客戶端)做為服務器的遠程部署及工藝流程處理工作,并具有控制泵與抽油機等設備的最高優先級。在監控中心的其它計算機或辦公區域計算機可直接通過IE瀏覽器訪問SCADA系統工程,并可根據分配的不同權限等級完成具體的監控工作。

(1)實時服務器

實時服務器采用力控eForceCon油氣版SCADA軟件冗余部署,服務器負責采集最高達300個井場50個站控數據,總網絡節點數近400個,總數據I/O點數最高達5萬余點,完成實時數據的處理、存儲、統計、管理等功能,可以通過以太網與現場的井場、站庫的控制器進行通訊,將操作員站的控制指令發送到現場控制器,實現控制要求。并為網絡中的其它服務器和工作站提供相關實時數據。

(2)歷史服務器

歷史服務器也采用力控eForceCon油氣版SCADA軟件,歷史庫從實時服務器中將數據同步至本地數據庫中,然后進行存儲工作,通過統計作業區最高有近2萬余點數據需要進行歷史數據存儲。歷史數據庫還承擔著WEB發布工作,實現B/S客戶端的訪問。

(3)操作員站

操作員站通過圖形化客戶端對各個站、井進行監控,設置某臺站點為工程師站,可專門用來遠程在線部署服務器及操作員站工程。

(4)瘦客戶端

IE客戶端是指瘦客戶端,用戶只需通過IE瀏覽器方式直接訪問并加載界面的過程,依賴于微軟的IE瀏覽器,一般應用于IE8版本以上的瀏覽器,不再需要安裝其它力控客戶端程序。

五、系統功能

1、生產運行

生產運行主要包括產液量監控與注水量監控,產量液量監控主要體現全區所有站的開井數、計劃產量、前日產量、當日輸出、當日庫存、當日產進量、功計產量、產量進度數據。

油井產量分析界面重點體現增壓站所管轄井場各油井當日產量、昨日產量、井場產量、較昨日差值、油井狀態、工況分析結果、功圖分析、原因分析。

注水量監控主要體現昨目注水量、當日注水量、折算配注量、以及配注差、配注進度。水井產量分析主要體現各站閥組的分壓、管壓、日注水量、日配注量、瞬時流量、累積流量、水井配注。

2、原油集輸

油系統重點包含站內監控系統、井場監控系統,以油系統總集輸界面為引導,根據不同的權限訪問到各站的數據。

工藝界面相關參數可點擊顯示其前24小時趨勢曲線,針對站內外輸泵可直接進行手動控制、連接續輸油、自動控制等操作。

油系統井場監控,重點以各站井場回壓、油井沖程、沖次、最大載荷、最小載 荷、油井狀態、啟停井、功圖分析(圖略)。

油井監控界面可直接對某口油井進行遠程啟停,也可打開井場視頻進行油井狀態的觀察,根據實際控制要求進行控制。

3、油田注水

水系統監控重點監控注水干線、注水閥組、水源井,以總引導界面進入不同的注水站、水源井監控界面、注水井配注界面。

4、管網運行

管理運行主要包含站間管線監測以及井場管線監測,主要以實時與歷史曲線方式體現。

站間管網曲線重點對各站點對點集輸或插輸管線的流量、壓力實時監測,井場管線重點以井場回壓實時監測。

5、可燃氣體

重點監測站內與外輸泵相關的關鍵參數,其中可燃氣體監測做為其重要報警統計指標,體現每個站的實際報警數量,通過引導界面進入到各站的三防四責界面。

站內三防四責界面重點以站內示意圖標出可燃氣體安裝的物理位置,以及外輸泵相關的參數顯示,并設有緊急停車按鈕對外輸工藝進行操控。

6、通訊監控

通訊監控主要以站PLC、井場主RTU、水源井RTU做監控對象,通過通訊統計可看到目前故障節點的數量,也可通過通訊曲線分析出設備故障是由于固件死機還是網絡中斷導致。

7、報警系統

報警系統分為實時報警、歷史報警、報警統計、報警設置、報警推送(短信與RTX)。

報警統計以所有菜單欄圖標右上角數量為主,各??櫚謀ň畔⒍莢誒繁ň脅檠?。

報警設置以站劃分快速檢索出所有報警參數點,在組態時減少了較多組態工作量,設置也較靈活。

RTX與短信報警方式以推送方式將重點報警信息發送相關責任人。

報警升級主要是站上人員在設定時間內未確認報警信息后會分2級將該類報警信息上報到不同的管理崗。

8、報表系統

報表系統主要包括調度報表、井場回壓報表、歷史追憶,調度報表主要以站內生產數據監控與查詢為主要功能,可進行數據修改、保存、上傳等操作。井場回壓報表重點以各時段的井場回壓      數據進行對比分析,歷史追憶可選擇任意一個歷史數據點進行歷史數據的檢索,可靈活設置查詢的點與時間參數。

9、事件管理

事件系統重點記錄整個SCADA系統的運行情況,在服務端與客戶端所記錄的內容方式有所不同,分別為冗余服務器日志、歷史服務器日志、客戶端操作日志。

10、用戶管理系統

建立遠程用戶管理系統,通過WEB方式訪問測試,本地工程建立完善的用戶管理體系,并且相應的建立遠程用戶管理系統,不僅本地可以訪問測試,并且通過WEB方式也可以訪問測試。

通過IIS配置可將用戶管理系統發布到網絡中,通過IE瀏覽器方式也可能對用戶進行管理。

六、系統軟硬件清單

1、系統軟件清單

2、系統服務器配置

七、方案總結

通過中石油長慶油田作業區級SCADA系統的建設和應用,使油田作業區數據管理由分散采集、逐級匯總、層層上報向源頭采集、集中管理、分散控制轉變。使采油管理工作實現前端無人值守站/井,高效集中化管理,全面提升油氣生產決策的及時性和準確性,全面降低運行成本和安全風險。同時通過模版化的施工,實現了易維護,易移植,易推廣。

 

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