李鑫* 黃少偉 佟惠寧 王海生 葉沛林

（1.中國(guó)石油華北油田公司采油工程研究院；2.中國(guó)石油華北油田公司科技信息處；3.中國(guó)石油華北油田公司科達(dá)開(kāi)發(fā)有限公司）

李鑫等. 油田自動(dòng)化生產(chǎn)指揮系統(tǒng)建設(shè)初探. 石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2014，25（5）：40～41，49

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)石油華北油田在油氣田生產(chǎn)領(lǐng)域大力推廣自動(dòng)化建設(shè)，目前，全油田約有55%的單井和 80%的站場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化監(jiān)控，基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化建設(shè)。隨著中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司信息化建設(shè)的不斷推進(jìn)，A1（勘探與生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)）、A2（油氣水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)）、A5（采油與地面工程運(yùn)行管理系統(tǒng)）、A8（勘探與生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)）、A11（油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)）等項(xiàng)目陸續(xù)上線運(yùn)行，為華北油田統(tǒng)一信息化平臺(tái)建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。為使自動(dòng)化系統(tǒng)采集的生產(chǎn)參數(shù)發(fā)揮更大的作用，以及加強(qiáng)數(shù)據(jù)在油田生產(chǎn)管理水平方面的支撐作用，華北油田以二連分公司為示范區(qū)，研發(fā)了一套油田自動(dòng)化生產(chǎn)指揮系統(tǒng)。

1 建設(shè)目標(biāo)

油田自動(dòng)化生產(chǎn)指揮系統(tǒng)是以自動(dòng)化或數(shù)字化系統(tǒng)為基礎(chǔ)，建立覆蓋油田公司、采油廠、聯(lián)合站油氣生產(chǎn)全過(guò)程的生產(chǎn)調(diào)度指揮平臺(tái)，滿(mǎn)足油田公司、二級(jí)生產(chǎn)單位生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、生產(chǎn)運(yùn)行管理、生產(chǎn)指揮與調(diào)度、應(yīng)急指揮的需求，集生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、生產(chǎn)指揮調(diào)度、應(yīng)急指揮與搶險(xiǎn)、油田日常生產(chǎn)管理于一體，形成了指揮中心、調(diào)度中心、監(jiān)控中心三級(jí)管理控制模式。油田自動(dòng)化生產(chǎn)指揮系統(tǒng)主要建設(shè)目標(biāo)為：一是，建立規(guī)范統(tǒng)一的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)處理標(biāo)準(zhǔn)（生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字化）；二是，建立貫穿三級(jí)中心的生產(chǎn)調(diào)度指揮功能（生產(chǎn)管理數(shù)字化）；三是，數(shù)據(jù)應(yīng)用與服務(wù)（數(shù)據(jù)可用性）。

在二級(jí)生產(chǎn)單位設(shè)置調(diào)度中心，實(shí)現(xiàn)采油廠的生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視和生產(chǎn)調(diào)度指揮。其主要職責(zé)為：實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施的生產(chǎn)數(shù)據(jù)在線監(jiān)視，對(duì)井、站、管道等生產(chǎn)流程及設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視；存儲(chǔ)采油廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)；掌握采油廠的生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)；接收上級(jí)的調(diào)度指令，按照調(diào)度預(yù)案流程下發(fā)至相關(guān)監(jiān)控中心執(zhí)行并反饋；按照應(yīng)急預(yù)案及時(shí)處理應(yīng)急搶險(xiǎn)事件；對(duì)采油廠的生產(chǎn)會(huì)議、生產(chǎn)進(jìn)度做出安排部署，實(shí)時(shí)監(jiān)視生產(chǎn)進(jìn)度并做出改變。

在聯(lián)合站設(shè)置監(jiān)控中心，監(jiān)控聯(lián)合站及所屬油水井、閥組間等。監(jiān)控中心是油氣生產(chǎn)運(yùn)行的操作層，是生產(chǎn)過(guò)程的集中監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)層，其主要職責(zé)為：接收調(diào)度中心指令和作業(yè)區(qū)工作安排，執(zhí)行日常生產(chǎn)管理操作并反饋，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、工況進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，對(duì)井、站、管道等生產(chǎn)流程及設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2 架構(gòu)設(shè)計(jì)

按照“統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、分步實(shí)施”的指導(dǎo)思想，以及三級(jí)中心的管控模式，對(duì)油田自動(dòng)化生產(chǎn)指揮系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)部署，主要包括生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)指揮系統(tǒng)兩部分內(nèi)容。

2.1 生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)

生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)部署在監(jiān)控中心和調(diào)度中心，其中，調(diào)度中心生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)只提供監(jiān)視功能，無(wú)控制功能。生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、監(jiān)控和存儲(chǔ)（只存儲(chǔ)6～12個(gè)月的數(shù)據(jù)），為生產(chǎn)指揮系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

2.2 生產(chǎn)指揮系統(tǒng)

生產(chǎn)指揮系統(tǒng)部署在云數(shù)據(jù)中心，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)（數(shù)據(jù)永久存儲(chǔ)），通過(guò)WEB（網(wǎng)頁(yè)）方式向各中心用戶(hù)及相關(guān)作業(yè)區(qū)、機(jī)關(guān)職能部門(mén)等用戶(hù)提供生產(chǎn)調(diào)度指揮及生產(chǎn)管理服務(wù)。

依托云計(jì)算、云存儲(chǔ)、REST（表征狀態(tài)轉(zhuǎn)移）等現(xiàn)代信息技術(shù)，結(jié)合華北油田生產(chǎn)開(kāi)發(fā)實(shí)際，按照數(shù)據(jù)分離、模塊化運(yùn)行、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析等發(fā)展方向，提出了生產(chǎn)指揮系統(tǒng)的3層架構(gòu)，即，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層（云存儲(chǔ)）、數(shù)據(jù)服務(wù)層和數(shù)據(jù)應(yīng)用（集中展示）層。各層之間通過(guò)接口進(jìn)行互訪，降低各層之間數(shù)據(jù)、服務(wù)訪問(wèn)的復(fù)雜性，提高系統(tǒng)整體的可維護(hù)性。生產(chǎn)指揮系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 生產(chǎn)指揮系統(tǒng)3層架構(gòu)

生產(chǎn)指揮系統(tǒng)建設(shè)涉及面廣，是一項(xiàng)龐大而復(fù)雜的工程，在建設(shè)中主要關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)為：一是，生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件標(biāo)記名命名規(guī)則；二是，監(jiān)控中心至數(shù)據(jù)中心的生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)；三是，云存儲(chǔ)技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上的應(yīng)用；四是，統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口規(guī)范；五是，支持專(zhuān)業(yè)軟件整合的中間件技術(shù)。

3 功能設(shè)計(jì)

油田生產(chǎn)指揮系統(tǒng)立足于自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，為領(lǐng)導(dǎo)及生產(chǎn)、工程、地質(zhì)等各部門(mén)提供信息服務(wù)，主要包括生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)視、生產(chǎn)調(diào)度運(yùn)行、應(yīng)急預(yù)案管理、生產(chǎn)管理等功能。

3.1 生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)視

生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)視功能可實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)輸管道、油水井、聯(lián)合站、計(jì)配站等主要生產(chǎn)流程的在線實(shí)時(shí)監(jiān)視?？杀O(jiān)視長(zhǎng)輸管道及各站場(chǎng)內(nèi)主要生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)，如，管道沿線各站場(chǎng)進(jìn)出站溫度、壓力、流量及站場(chǎng)內(nèi)各工藝設(shè)備的溫度、壓力等參數(shù)；可監(jiān)視聯(lián)合站各個(gè)生產(chǎn)流程的實(shí)時(shí)生產(chǎn)狀態(tài)，包括總機(jī)關(guān)、油氣水分離、加熱、采出水處理、注水泵房、儲(chǔ)油罐等各個(gè)環(huán)節(jié)；可監(jiān)視油水井的實(shí)時(shí)生產(chǎn)狀態(tài)，同時(shí)，可顯示油水井的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)等。油井?dāng)?shù)據(jù)，如，投產(chǎn)日期、泵型、電流、電壓、累計(jì)電量、回壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)及示功圖和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線等；水井?dāng)?shù)據(jù)，如，投產(chǎn)日期、瞬時(shí)流量、設(shè)定流量、累計(jì)流量及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線等。

3.2 調(diào)度運(yùn)行

生產(chǎn)調(diào)度運(yùn)行是油田生產(chǎn)運(yùn)行管理的樞紐，負(fù)責(zé)油田日常生產(chǎn)運(yùn)行的管理、調(diào)度令的發(fā)布、監(jiān)控中心及相關(guān)部門(mén)上報(bào)的生產(chǎn)作業(yè)信息的匯總和處理，以及歷次生產(chǎn)會(huì)議紀(jì)要的上傳、查看和追蹤等。

生產(chǎn)調(diào)度運(yùn)行主要功能：一是，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)值班各項(xiàng)事宜的管理，包括值班人員信息維護(hù)和交接班管理維護(hù)，對(duì)油水井開(kāi)關(guān)井、量化資料、新井進(jìn)度、作業(yè)信息、臨時(shí)停井、線路停電、功圖巡檢、鉆井進(jìn)度、鍋爐運(yùn)行等25類(lèi)事件發(fā)生情況進(jìn)行記錄、跟蹤和處置，并根據(jù)事件發(fā)生時(shí)間、處置情況、事件類(lèi)別等進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)；二是，實(shí)現(xiàn)調(diào)度令的管理，調(diào)度令是公司生產(chǎn)管理部門(mén)下發(fā)至各基層單位執(zhí)行相關(guān)決定的書(shū)面文件，調(diào)度令管理主要實(shí)現(xiàn)調(diào)度令的下發(fā)、查詢(xún)、簽收和管理，督促和檢查各項(xiàng)調(diào)度工作的落實(shí)情況；三是，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)會(huì)議紀(jì)要的管理，主要包括月度會(huì)議紀(jì)要管理和專(zhuān)題會(huì)議紀(jì)要管理。

3.3 應(yīng)急預(yù)案管理

應(yīng)急預(yù)案管理可實(shí)現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案的上傳、更新、查看、預(yù)案流程展示、應(yīng)急隊(duì)伍管理、應(yīng)急物資管理、應(yīng)急機(jī)構(gòu)管理、應(yīng)急專(zhuān)家管理等功能。應(yīng)急預(yù)案管理主要為：一是，總體預(yù)案，包括安全生產(chǎn)事故綜合應(yīng)急預(yù)案；二是，公共衛(wèi)生預(yù)案，包括突發(fā)公共衛(wèi)生事件專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案、環(huán)境污染事故專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案、危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案、人身傷害事故專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案；三是，自然災(zāi)害預(yù)案，包括草原火災(zāi)專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案、洪汛災(zāi)害專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案、沙塵暴、雪塵暴災(zāi)害專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案、傳染病疫情事件專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案；四是，事故災(zāi)難預(yù)案，包括交通運(yùn)輸事故專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案、供電和用電網(wǎng)絡(luò)大面積失電事故專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案、冬季生產(chǎn)事故專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案、阿賽輸油管道事故專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案、原油外銷(xiāo)不暢事故專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案、井下作業(yè)井噴事故專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案、火災(zāi)爆炸事故專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案、原油集輸站事故專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案；五是，社會(huì)安全預(yù)案，包括群發(fā)性突發(fā)社會(huì)安全事件專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案。

3.4 生產(chǎn)管理

生產(chǎn)管理包括組織機(jī)構(gòu)管理、油水井基礎(chǔ)信息、油水井生產(chǎn)日?qǐng)?bào)審核及查詢(xún)、長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)日?qǐng)?bào)審核及查詢(xún)、聯(lián)合站日?qǐng)?bào)審核及查詢(xún)等功能。其中，油水井基礎(chǔ)信息由各作業(yè)區(qū)進(jìn)行日常維護(hù)，主要包括油水井的靜態(tài)數(shù)據(jù)及一些用于數(shù)據(jù)計(jì)算的設(shè)定值。由后臺(tái)計(jì)算程序定時(shí)匯總生成日?qǐng)?bào)數(shù)據(jù)，各作業(yè)區(qū)完成各自日?qǐng)?bào)數(shù)據(jù)的審核工作，匯總后進(jìn)行統(tǒng)一展示和查詢(xún)。

4 應(yīng)用情況

目前，華北油田已在二連分公司完成自動(dòng)化生產(chǎn)指揮系統(tǒng)的一期建設(shè)并上線運(yùn)行，已實(shí)現(xiàn)1條長(zhǎng)輸管道、3個(gè)監(jiān)控中心的生產(chǎn)監(jiān)視管理。油田自動(dòng)化生產(chǎn)指揮系統(tǒng)的建設(shè)提供了統(tǒng)一的生產(chǎn)流程監(jiān)視、生產(chǎn)管理、生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)管理，為今后的大數(shù)據(jù)分析提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)。

[1]紀(jì)紅.數(shù)字油田生產(chǎn)管理系統(tǒng)的建設(shè)[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì),2011,22(6): 5-8.

[2]黃少偉,李鑫,秦義,等.煤層氣田生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)[J].油氣田地面工程,2012,31(9): 71-72.

[3]李佳明.油田應(yīng)急管理信息平臺(tái)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用,2011,30(7): 34-37.