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基于物联网技术的数字油田建设


编辑:解决方案中心陈实   |   发布时间:   |   点击数:1663

一、物联网的产生

物联网建设已经成为全球的战略热点。2009年初,IBM企业就提出了“智慧地球”的构想;欧盟于20096月启动了物联网行动战略;日本于20098月启动了UJAPAN战略;20098月温家宝总理在无锡提出感知中国;2010年两会期间,温家宝总理在政府工作报告中首次提及物联网,并建议把它作为国家战略来抓。随着信息技术的不断发展,物联网正从一个初始的概念符号通过各种途径,逐步深入应用到包括数字化油田、数字化医疗、智能交通、智能物流、数字安防等各个技术领域。

二、基于物联网技术促进数字油田的发展

数字油田是实体油田的虚拟表示。能够汇集该油田的自然和人文信息,人们可以对该虚拟体进行探查和互动。从广义上讲,数字油田是信息通信技术在油田应用的高级阶段,是油田生产经营实体与通信技术、计算机系统、数据库、应用系统等IT平台的高度融合,其目标是要实现油田生产和企业管理过程的网络化、数字化、智能化和可视化。从技术架构上来看。数字油田是一项涉及多学科的复杂的系统工程,由众多油田生产所需并具有特定功能的子系统综合构成,需要信息通信技术、石油地质、地球物理、油藏工程、企业管理、项目管理等有关方面的专业技术人员的相互协作和共同努力。

运用油田物联网技术构建数字油田生产管理平台,就是利用数据传感技术、计算机App开发、数字控制、计算机网络、系统集成及数据共享技术,以油藏分析为中心,创新油田生产运行与管理模式,开发建成集井场数据自动采集,数据加工分析,设备远程控制、远程视频监控及分析决策为一体的油田开发生产信息管理平台。完全遵循物联网技术的三层结构。在感知层中,利用安装在油水井、阀组间、中转站、联合站以及管线等站点设备单元上的传感设备及视频监控设备,将生产数据和视频图像实时采集并集中起来;在网络层,利用有线或无线通信网络将数据传送至数据中心服务器群;在应用层,利用数据库、计算机App开发、智能计算、系统集成等技术对数据进行加工、分析、整理、发布,并以文字,报表、图形、图像等方式即时显示出来,实现对生产设备单元的远程检测、控制、辅助分析、生产决策等功能。另通过系统的电子巡检功能和视频智能分析功能将各设备单元产生的故障、异常数据、非法入侵等进行预警和报警。并且最终实现源头数据一次采集、全局授权共享和对各应用系统的无缝支撑。

数字油田生产运行综合管理平台由数据采集子系统、数据传输子系统和生产管理子系统三部分构成。

1.数据采集子系统

该子系统涵盖了油水井、计量间、注配间、中转站.联合站及相关集输管网,通过在井场.站库等现场安装自动化仪表,传感器等数据采集装置,实时采集各项生产数据.再通过RTUDCS等控制器对数据进行存储、处理、上传,为上层应用系统等提供及时、准确的生产数据。

抽油机井采集,通过在抽油机相应位置安装压力传感器、载荷传感器、位移传感器、电量采集模块等。采集井口的油压、套压;电机综台电参;抽油机示功图、冲程、冲次等参数。同时配置远程启停装置,实现抽油机井的远程启停控制。此外,在井场安装监控杆和监控箱,放置摄像头、编解码器等视频前端设备配合后台视频服务器以及视频控制App,完成对井场的视频监控。同时配备相应的视频智能监控模块,实现井场人员,车辆的跨线告警。为井场安全提供可靠保障,井场的视频监控也为油井的远程启停控制提供了可靠的现场图像依据。

注水井采集:在水井相应位置部署压力、流量传感器,完成对水井油压、套压、注人量等数据的采集,同时配置远程配注装置,完成注水井远程调节注水量控制。

集油问采集:在掺水、回油管线的相应位置安装压力、温度传感器,采集总掺水温度、压力和总回油温度、压力等参数。同时在各集油环上部署掺水控制设备,通过远程控制掺水量完成掺水温度的调节。

注配间采集:在注配间相应管线安装压力,流量传感器,采集总来水压力、流量,单井瞬时水量以及柱塞泵综合电参等数据。同时在注水管线安装注水控制设备。完成注水量的远程调节控制。

2.数据传输子系统

根据油田各井、间、站的分布情况.结合油田传输网络的现状。采用有线和无线相结合的传输方式。组建油田数字化网络传输平台,满足数字化油田建设的需要。在光缆可达的间、站以及作业区以上,采用光缆传输方式,保证采集数据,视频数据的稳定传输;对于单井部分采用无线接人方式,完成井场数据、视频的采集。

3.生产管理子系统

生产管理子系统采用高效安全的B/S三层架构体系,利用.NET C#语言及Oracle数据库,将信息管理系统模块化建立油水井运行、站库运行、管网运行、电力运行、设备维保、矿区安防、GIS监控等模块。实现“生产数据自动采集”、“生产数据自动计算”、生产报表自动生成”、“现场视频实时监控”、“生产设备远程控制”、“数据异常自动报警”、“生产数据辅助分析”及“设备运行电子巡检”等功能。

2.3.1 App架构设计

按照数据访问层、业务逻辑层、表现层三层架构模式进行设计开发。同时,系统采用基于Microsott技术平台的SOA架构体系进行设计,以服务的形式完成与外部系统相关业务功能的集成.包括对已有代码进行重用来快速部署新功能、提高对业务需求的反应速度和降低开发及维护成本。

2.3.2 物理架构设计

在核心网络机房建立数据中心.采用web集群技术搭建应用程序平台.提高系统的访问性能;数据库采用主备教据库共享阵列的方式.利用Cluster技术实现双机热备.确保应用业务不中断,并在异地布置一台0racle数据库备份机.利用Oracle DataGuard技术进行异步存储.确保数据的安全性。并在网络中部署相应的数据采集服务器、后台运算处理服务器、报表开发等应用服务器。

三、物联网技术应用于数字油田的发展前景

数字油田,智能油田这样的热门词汇在石油信息化建设领域出现的频次越来越高,物联网技术在深度融合油田生产设备实体、智能计算和控制、整合油田业务与技术应用等方面越来越显现出其极大优势,构建基于物联网技术的数字化油田系统是石油行业信息化发展的有效途径。随着传感网络、移动互联、大数据及云计算等技术的成熟,必将促进基于物联网技术的数字油田不断发展。

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