孫國寶，蔡志強(qiáng)，王 偉

（1.北京地航時(shí)代科技有限公司，北京 100192； 2.新疆油田公司陸梁油田作業(yè)區(qū)，新疆 克拉瑪依 834000）

0 引言

隨著國內(nèi)油氣田生產(chǎn)規(guī)模逐步壯大，油氣田的生產(chǎn)運(yùn)行與監(jiān)控管理模式逐漸成為石油行業(yè)關(guān)注的核心內(nèi)容。在油田生產(chǎn)、運(yùn)行與管理工作的開展中，我國依靠現(xiàn)代化的管理理念與技術(shù)，逐步形成了智能化云上數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）模式，這一集中監(jiān)控模式在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐過程中有效提升了油田生產(chǎn)的管理水平。在當(dāng)前的油田生產(chǎn)中，智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式應(yīng)用還處在初級(jí)探索與應(yīng)用階段，需要進(jìn)一步提升、完善與優(yōu)化，以便更好地推動(dòng)油田生產(chǎn)管理的智能化、自動(dòng)化發(fā)展，促進(jìn)數(shù)字化油田建設(shè)發(fā)展。

1 智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 有利于管理水平的提高

在油氣田的生產(chǎn)實(shí)踐中，采納智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式能夠迅速提高生產(chǎn)監(jiān)控的水平。該模式的應(yīng)用需要明確油田生產(chǎn)過程中管理活動(dòng)的范圍，并制訂詳細(xì)的管理方案，為后期開展管理工作做好制度準(zhǔn)備。另外，該模式的應(yīng)用要求管理人員將監(jiān)控系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)收集，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，結(jié)合數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，詳細(xì)了解油田生產(chǎn)的整個(gè)過程，包括設(shè)備的運(yùn)行狀況、生產(chǎn)情況等。一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中存在與標(biāo)準(zhǔn)不一致的現(xiàn)象，要及時(shí)尋找原因，有效處理，盡可能減少設(shè)備發(fā)生故障的次數(shù)，確保管理效率。

1.2 有利于優(yōu)化生產(chǎn)過程

油田開發(fā)生產(chǎn)的過程需要使用多種專業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)裝置和生產(chǎn)工藝，整個(gè)生產(chǎn)過程非常復(fù)雜，具有一定難度。如果在油田生產(chǎn)的過程中，系統(tǒng)供油發(fā)生故障將很難保證生產(chǎn)正常運(yùn)行。同時(shí)，在此過程中，活塞擊液存在撞擊作用，會(huì)影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，造成電源能耗過多［1］。而應(yīng)用智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式可以對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)中的各種設(shè)備開展集中監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備在運(yùn)行中存在異常現(xiàn)象，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)在警報(bào)系統(tǒng)的結(jié)合中發(fā)出報(bào)警信號(hào)，后臺(tái)的管理人員能夠根據(jù)報(bào)警信號(hào)及時(shí)做出設(shè)備調(diào)整，準(zhǔn)確掌握油井的情況，有效控制生產(chǎn)過程。在油氣生產(chǎn)實(shí)際自控過程中，該模式還能逐步推動(dòng)生產(chǎn)過程持續(xù)優(yōu)化。

1.3 有利于促進(jìn)穩(wěn)定生產(chǎn)

油氣田實(shí)際生產(chǎn)需要的生產(chǎn)設(shè)備種類多、數(shù)量大，只有對(duì)這些生產(chǎn)設(shè)備的參數(shù)制度進(jìn)行設(shè)定，才能確保生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定。在智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用中，對(duì)油田生產(chǎn)過程中各種設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)定，如對(duì)采油區(qū)、注水區(qū)、加熱區(qū)等不同設(shè)備進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，能夠保證不同生產(chǎn)區(qū)域設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的檢測和控制。如果出現(xiàn)異常，便可及時(shí)通過手動(dòng)處理或自動(dòng)處理進(jìn)行切換，以保障該系統(tǒng)的穩(wěn)定生產(chǎn)，進(jìn)而保障油氣田生產(chǎn)的穩(wěn)定［2］。

2 智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 適應(yīng)當(dāng)前油田生產(chǎn)管理要求

在國內(nèi)外實(shí)際運(yùn)行過程中，智能化、自動(dòng)化、集成化的集中監(jiān)控的應(yīng)用能夠逐步適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)的管理要求。在油田生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，生產(chǎn)任務(wù)繁重，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，石油開采難度大。傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)在監(jiān)控的準(zhǔn)確性和效率上已經(jīng)難以適應(yīng)新的監(jiān)控要求，而智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式是在傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，結(jié)合信息化技術(shù)、智能化技術(shù)的應(yīng)用，形成的一種新的監(jiān)控模式，其更有利于保障生產(chǎn)過程的穩(wěn)定，真正發(fā)揮出了監(jiān)控系統(tǒng)的作用［3］。在當(dāng)前的應(yīng)用過程中，自動(dòng)化集中監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用能夠有效保證生產(chǎn)過程穩(wěn)定運(yùn)行，提升石油企業(yè)的綜合效益。在該項(xiàng)模式的具體應(yīng)用中，技術(shù)應(yīng)用表現(xiàn)為無線擴(kuò)頻網(wǎng)絡(luò)、總線網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場測控網(wǎng)絡(luò)等3種形式。

2.2 應(yīng)用水平有待提升

在當(dāng)前我國的石油生產(chǎn)過程中，智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式已經(jīng)得到認(rèn)可和重視，但是在實(shí)際的應(yīng)用中還處于初級(jí)階段，與先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用之間還存在一定距離，需要不斷加強(qiáng)研究和完善。比如，在當(dāng)前的應(yīng)用過程中，石油開采的規(guī)模存在不一致現(xiàn)象，石油生產(chǎn)泵機(jī)組的運(yùn)行效率也高低不一，在生產(chǎn)過程和對(duì)外輸流量的控制工作中，仍舊使用人工控制的方式，出現(xiàn)了閥門節(jié)流問題，浪費(fèi)了大量能源，也加重了油田生產(chǎn)過程中能源的消耗。

2.3 配套測量技術(shù)有待升級(jí)

在當(dāng)前的油田生產(chǎn)過程中，油水比例的測量仍舊使用人工測量的方式，在這種方式的應(yīng)用過程中，由于各種因素的影響，容易造成測量結(jié)果不準(zhǔn)確，影響油水界的判斷。此外，人工測量需占用大量時(shí)間，不利于提高生產(chǎn)效率。而作為自動(dòng)化集中控制模式應(yīng)用的重點(diǎn)，測量技術(shù)還需要進(jìn)行不斷創(chuàng)新，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的測量效果，促進(jìn)生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率同步提升。

3 智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用路徑

3.1 智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用流程

首先，智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式能夠?qū)β?lián)合站、控制點(diǎn)、檢測點(diǎn)等各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各類參數(shù)信息進(jìn)行全面檢測。在具體監(jiān)控的過程中，對(duì)表現(xiàn)液位、溫度、電壓、流量等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集［4］。其次，該模式的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的一體化操作，將各個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的分支結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，發(fā)揮出整體監(jiān)控管理的效果。再次，使用統(tǒng)一的管理、協(xié)調(diào)方法，有利于安全生產(chǎn)。同時(shí)，故障診斷技術(shù)的應(yīng)用還能夠?qū)ιa(chǎn)過程中存在的故障設(shè)備進(jìn)行預(yù)處理，確保生產(chǎn)設(shè)備安全使用。最后，通過對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的集中設(shè)置，有效發(fā)揮出該模式集中控制的效果。同時(shí)在使用自動(dòng)化監(jiān)控的過程中，對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)狀況一目了然，有利于減少生產(chǎn)中對(duì)能源的消耗，進(jìn)一步提升企業(yè)的綜合效益。

3.2 智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用模塊

智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用，需要建立在對(duì)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化完善的基礎(chǔ)上。比如，在該模式的系統(tǒng)設(shè)置中，需要在監(jiān)控室中預(yù)留網(wǎng)絡(luò)接口，通過網(wǎng)絡(luò)，管理者能夠第一時(shí)間共享數(shù)據(jù)。由此可見，智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用是在石油企業(yè)自動(dòng)化水平提升的基礎(chǔ)上形成的一種更優(yōu)化的模式應(yīng)用，能夠更好地提升石油生產(chǎn)的安全水平，減少設(shè)備的故障隱患，有效達(dá)到控制成本、提高生產(chǎn)管理水平與企業(yè)整體效益的目的。

油氣田生產(chǎn)監(jiān)控模式的應(yīng)用模塊有以下幾點(diǎn)。①自動(dòng)優(yōu)化和控制。通過對(duì)具體生產(chǎn)過程中的開機(jī)數(shù)量進(jìn)行控制，結(jié)合變頻技術(shù)、調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)泵運(yùn)行情況實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控。在這個(gè)過程中，同時(shí)對(duì)外輸系統(tǒng)、油罐系統(tǒng)、提升泵系統(tǒng)、分水器系統(tǒng)等各個(gè)子系統(tǒng)的閉環(huán)工作進(jìn)行監(jiān)控，確保石油生產(chǎn)過程中各個(gè)系統(tǒng)安全運(yùn)行［5］。②現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)。結(jié)合石油企業(yè)的具體生產(chǎn)情況，對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，在采集的過程中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理、計(jì)算、分析，將計(jì)算后的數(shù)據(jù)集中顯示，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，為后續(xù)的工作開展提供更可靠的依據(jù)，在石油生產(chǎn)的過程中真正發(fā)揮出數(shù)據(jù)的作用，保障安全生產(chǎn)、高效生產(chǎn)。③數(shù)據(jù)處理。將現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)、生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀況等數(shù)據(jù)及時(shí)上傳至控制主站，通過中心控制主站對(duì)具體的生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)數(shù)據(jù)的變化做出及時(shí)的調(diào)整，確保中心控制主站的作用得到充分發(fā)揮，進(jìn)一步提高控制、決策的效率。

3.3 智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式實(shí)際運(yùn)用建議

在油田企業(yè)開展生產(chǎn)管理工作的過程中，智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用能夠達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的管理效果。通過遠(yuǎn)程監(jiān)控的畫面分析，可對(duì)石油生產(chǎn)過程中的具體開采情況進(jìn)行分析，并對(duì)設(shè)備在現(xiàn)場的運(yùn)行效率進(jìn)行分析，及時(shí)處理設(shè)備的安全隱患，保障設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)［6］。這種集中監(jiān)控模式的應(yīng)用能夠有效減少傳統(tǒng)生產(chǎn)管理中的人力成本投入。另外，可通用分組無線服務(wù)（General Packet Radio Service，GPRS）技術(shù)、傳感器設(shè)備的使用，對(duì)生產(chǎn)過程中的設(shè)備位置、作業(yè)環(huán)境進(jìn)行檢測，有效地對(duì)不同機(jī)井中的電壓情況、油壓情況、溫度情況進(jìn)行判斷，并做出合理的調(diào)整，確保油井安全生產(chǎn)。除此之外，在智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用中，可結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，自動(dòng)化完成各種數(shù)據(jù)的搜集、分析工作，并生成表格、圖表，大大提高數(shù)據(jù)搜集分析工作的效率。自動(dòng)化搜集過程更好地保證了數(shù)據(jù)的全面性、準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性?？傊谑蜕a(chǎn)的過程中，使用智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式不僅能夠保證石油生產(chǎn)中設(shè)備運(yùn)行安全、技術(shù)優(yōu)化，還能有效發(fā)揮出監(jiān)控系統(tǒng)的作用，保障石油安全生產(chǎn)。

4 結(jié)語

在油氣田生產(chǎn)過程中，智能化云上SCADA集中監(jiān)控模式的應(yīng)用是油田建設(shè)過程中數(shù)字化、智能化發(fā)展的有效探索，真正發(fā)揮出監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值，能夠促進(jìn)石油生產(chǎn)工作不斷完善，實(shí)現(xiàn)石油生產(chǎn)智能化、自動(dòng)化，進(jìn)而促進(jìn)石油生產(chǎn)工作高效、安全開展，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)字油田建設(shè)工作順利進(jìn)行。