讨论主题:目前国内数字油田概念正在中石油、中石化各级分公司推进中,各油气田根据自身特点采用不同的方式实现数字油田建设,大庆油气田从2000年也陆续进行了数字油田建设,因为大庆油田开发的特殊性,导致数字化建设的特点也大不相同,请谈谈大庆油气田如何实现数字油气田建设?
要求:最好结合自己实际工作,只谈大庆油气田,其他油田回帖无效。
参与方式:采取跟帖的方式参与。
评奖规则:由活动组织者评奖,并进行公开公布告示。
活动结贴:每周为1期,由安控数字化论坛擂台版主选定议题,半个月后(隔一期)擂台版主从所有参与讨论的网友中选出6个优胜者。
奖项设置:每期选出6个优胜者,其中:
一等奖1名:奖100MP(相当于100人民币),
二等奖5名,奖工控精美礼物一个(工控点点、工控T恤、工控徽章、工控工具四者任选一个,相当于65人民币)。 优先考虑参与次数少于3次的ID
活动发奖:MP评奖后一周内发放,精美礼物每月发放一次,统一在月初寄送。
北京安控科技股份有限公司
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北京安控科技股份有限公司(简称“安控科技”),是专业从事工业级RTU(远程控制终端)产品研发、生产、销售和系统集成业务的高新技术企业,拥有完善的RTU产品链,产品被广泛应用于石油天然气、煤层气、页岩气的开采、处理、管输、储配等各个环节以及环境在线监测、城市燃气、供水供热等管网监控领域,并已远销美国、加拿大、墨西哥、土耳其、哈萨克斯坦、土库曼斯坦、伊拉克、伊朗、韩国、泰国、马来西亚等国家。基于RTU技术,安控科技在油气、环境在线监测等行业开发出多款专业化经典产品,拥有完善的油气田自动化和环保在线监测专用产品。此外,安控科技还提供工业自动化产品的OEM/ODM服务,提供SCADA自动化系统和企业管理信息系统的集成服务。
安控科技通过了ISO9001质量管理体系和ISO14001环境管理体系认证,建立了先进的生产和检测平台,并获得了多项国际认证(如UL 、CE、EMC3级认证等),产品品质达到国际先进水平。
安控科技成立于1998年,位于北京市中关村科技园区海淀园上地信息产业基地。安控科技始终坚持以人为本的人力资源发展战略,建立了一支以高级工程师和专业研究生为骨干的研发团队,打造了一支经过市场历练的高效经营团队,锻炼和培养了一支优秀的管理团队。安控科技始终坚持自主创新的企业发展战略,已经拥有了商标、专利、软件著作权等各类知识产权百余项,覆盖了所提供的所有自动化产品和控制系统。安控科技的研发项目多次获得国家、北京市政府的研发资金支持,部分产品被认定为国家级火炬计划项目、国家重点新产品项目、科技部创新基金项目、商务部出口研发资金项目,受到政府嘉奖与资助。
作为中国自动化学会理事单位、中国自动化学会专家咨询工作委员会常务理事单位、中国自动化学会仪表与装置专业委员会委员单位、北京市中关村企业信用促进会的第一批信用企业,安控科技在国内同行业中较早的通过ISO9001质量管理体系认证,拥有系统集成、建筑施工、环保设施运营等各类资质。
本着“卓越品质,源于更高要求”的核心理念,“协作、严谨、勤奋、卓越”的企业精神,安控人必将以更可靠的工业级RTU产品、更先进的自动化解决方案和更完善的服务答谢用户、回报社会,为振兴民族自动化事业、创建民族自动化品牌而努力奋斗。
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数字油田是油气生产企业信息化与工业化融合的产物,是油田企业信息化与工业化融合的典型代表。
这主要体现在:
数字油田是信息技术和勘探开发技术的融合。油田勘探开发是高度技术密集型的行业,在现阶段,离开以高强度计算和海量信息存储为代表的信息技术的支持,人们就不能找到油气,即使找到了也不能有效地开发。例如,以数据中心、应用服务器为支撑,以工作站和微机为界面机,借助高速网络,采用虚拟技术,搭建勘探开发综合研究应用体系,为勘探常规解释、特殊处理解释和连片资料综合研究,以及储量计算、开发规划编制、工艺设计、开发调整、产能建设、地面工程等提供了强大的应用支持。
数字油田体现了信息技术和自动化技术的融合。油田作业区一般都远离城市,工作环境比较恶劣。通过在现场设备上安装传感器等自动化部件,对井站库生产参数、输油管线、供水供电管网、油田道路、通信线路等,以及勘探开发各个现场的运行状态进行远程监控,既可以大大提高生产指挥水平,又能够有效降低人员劳动强度,减少用工数量,节约生产成本。
数字油田还是信息技术和管理技术的融合。油田生产覆盖多专业和多领域,具有地域广泛、结构复杂、层次繁复、跨度巨大等特点。MIS系统和ERP系统的建立,使油田企业的人财物管理得以更加有效地实施,特别是ERP系统实现了物流、资金流和信息流的“三流合一”,使油田管理业务更加规范透明、核算更加细化、决策中心上移。
数字油田还要求信息人员和其他专业人员的融合。跨专业的复合型人才是当前油田信息化建设所急需的。只有既懂得油田主营业务,又熟悉信息技术的管理人才才能领导好油田信息化建设,而只有业务人员与信息人员并肩作战才能建立实用先进的系统。
这些都充分体现了数字油田融合工业化和信息化的特点,使之成为“两化融合”的一个典范。
大庆数字油田的实践
1999年,大庆提出了建设“数字油田”的构想,并制订了合理的数字油田技术框架,在国内外得到了积极响应。“十一五”期间,大庆油田信息化建设取得了辉煌的成就。截至2010年,大庆油田拥有大型计算机1003台、台式机51713台、外设19678台;网络链路总长15223.85公里,无线站点288个,网络设备7895台,网络用户数人85034人;数据总量近千TB;应用软件370多套,其中自主开发302套;全油田信息系统人员共计2039人,专业技术人员1337人。大庆油田已经具备了系统建设、网络建设和运维、数据库建设和运维、自主研发油田专用软件的能力,信息化建设达到了国内大型企业的先进水平。
近年来,大庆油田确定了“以信息化带动油田主营业务,以主营业务促进信息化,推进两化融合,探索新型工业化道路”的总体思路,明确了建设“数字油田”的目标,加深了对“两化融合”的理解。例如,勘探开发是油田的核心业务,大庆油田提出了“信息搭台,勘探开发唱戏”的信息化建设思路。同时,大庆油田还下大力气收集整理历史数据,并将其电子化,建立了勘探开发数据中心和综合研究环境,集成了油田勘探开发的各类数据,总量达到100TB以上,实现了勘探开发信息一体化。
数字油田建设在横向上覆盖范围大,涉及几乎全部业务和专业,在纵向上关系到从上到下各级单位、部门,其应用需求不仅在总体上规模空前,而且具有多样性、特殊性和复杂性的特点。数字油田系统是一个开放的巨大系统,而“两化融合”可以作为系统工程的方法论。在大庆数字油田建设的进程中,系统融合始终是一个衡量信息化建设效果的关键指标。通过建立勘探开发技术数据管理系统、油水井数据管理系统、数字盆地系统、知识系统、ERP系统等,将油田的主营业务与信息系统紧密结合,提升了油田勘探开发综合研究、生产运营的水平,改变了传统模式,走上了“两化融合”的新型工业化道路。
数字油田与大庆油田总体战略目标有着密不可分的关系。数字油田战略不仅是作为职能战略的信息化战略,同时也是大庆油田总体战略的一部分,这使得大庆数字油田发展战略不同于一般意义的信息化战略。在大庆油田提出的数字油田总体架构模型中,最顶端的战略层是“企业再造”,其含义是,大庆油田通过建设数字油田要实现“工业化与信息化的融合”,用信息化推动油田企业本身的升级和变革。
自动化与信息化结合是“两化融合”和数字油田的快速切入点。目前各个油田数据自动化采集需求较迫切,自发性的建设也比较积极,发展迅速。企业经过长期的研究和实践认识到,这种方式容易见到效果,能够有效推动上层系统的建设。自动化与信息化结合是“两化融合”的新起点,也将成为数字油田建设的亮点。
数字油田的效益也体现在新型工业化之中。著名经济学家、诺贝尔经济学奖得主罗伯特?索洛(Robert Solow)提出了“生产力悖论”:“我们到处都看得见计算机,就是在生产力统计上看不见。”但是他只是给出了问题,没有给出答案。其实,最佳的答案就是“两化融合”。正是因为融合,才会出现信息化效益不能直接反映的现象;也正是因为融合,信息化才具备了改造传统、突破创新的能量。在当前,信息化更能够调整产业结构,促进产业升级,从根本上提升生产力。因此,直接计算信息化的经济效益难以做出全面、科学、合理的评价,信息化建设的效益需要定性和定量结合评价才更科学。
数字油田的未来
“十五”和“十一五”期间,国内大部分油田都先后提出数字油田的目标,所采取的策略、技术、路线大同小异,都结合了其油田自己的特点,很多地方值得总结交流。国际上一些著名的石油公司也纷纷提出或升级了他们的数字油田战略,尽管使用的名字有所差异。近期挪威国家石油公司在原来的建设基础上提出了“整合运作(Integrated Operations)”的新概念,强调“协作中心”的作用,但其基本理念仍然与数字油田的理念相同。
目前,按照两化融合思想的指导,将油田生产的自动化与信息化相结合,将物联网技术应用到油气生产流程中,已经成为国内数字油田建设的主流方向,一个新的构想??“智能油田”也应运而生。这是未来若干年,特别是“十二五”期间,数字油田建设的核心任务。
大庆油田的“十二五”信息化建设规划将“全面建成数字油田,努力推进智能油田”作为总体目标,并做出了“33452”部署,即:全面实施“三大战略”,即技术领先战略、特色软件重点开发战略,以及研究、开发、推广一体化战略;加快“三大整合”,对各种信息资源实施组织整合、技术整合、战略整合;建立完善“四大中心”,即数据中心、网络运维中心、空间信息服务中心和技术服务开发中心;全面推进“五大重点工程”,即ERP推广工程、油田数字化工程、特色软件开发工程、海外业务信息平台工程和大型软硬件引进集成系统工程;强化“两大保障措施”,即资金保障和人才保障。大庆油田正努力将信息化建设水平推进到石油行业国内领先、国际先进的新高度。
1961年,以运用电子计算机进行开发指标计算为标志,大庆油田信息化建设正式拉开了序幕。近年来,计算机网络、地理信息系统以及其他信息技术在石油行业得到了较为广泛的应用,极大地推动了油田的信息化进程,突破了传统,奠定了油田信息化建设的基础。伴随着信息技术的进步和勘探开发的深入,信息化建设逐步发展成为大庆油田勘探开发和生产管理的重要支撑。
经过多年的探索和实践,大庆油田的企业信息化建设取得了丰硕的成果,为“数字油田”建设奠定了良好的基础,并取得了初步成果。
在基础设施建设方面,大庆油田对油田骨干网进行了升级改造,建成了具备自愈功能的企业网骨干系统,网络带宽由原来的155M星型连接升级为2.5G环网,80%的基层单位实现了千兆上联,有力地支撑了勘探开发大块数据体和经营管理数据的快速、安全传输。同时,拓展了网络出口带宽,接入互联网速度达到了总带宽300M,实现与北京双信道连接,使油田与上级及外界的交流更为顺畅。加强了病毒防范和软件管理,建立统一的电子邮件系统,建成了统一的各级门户系统。基于网络的各种应用日益广泛深入。
在数据建设方面,近两年,大庆油田做了大量的工作。基础数据库核查与整理、地震与测井资料转储、文档电子化、松辽中浅层项目库建设、油藏工程项目库建设、开发规划项目库建设、地面工程数据库建设、人力资源数据库建设、财务资产数据库建设、办公自动化系统开发与推广等工作取得了明显进展,收到了预期效果。大庆油田已经成功地将未来若干年信息化建设的重点转移到数据建设上面。努力提高数据质量,健全和完善数据流程,全面提高数据共享水平,为数字大庆油田打好数据基础,已经成为大庆油田信息化建设方向的主流。
在应用系统建设方面,大庆油田着重解决了勘探开发主营业务的软件平台搭建和优化问题,满足了生产、科研的需要。同时,为了加速勘探开发一体化和地上地下一体化,在地震处理解释、油藏建模与数字模拟、开发方案优化、地理信息平台建设、精细地质研究等方面,对软件产品进行了科学的筛选,确定了主流软件平台和辅助软件系统,初步实现了应用软件的全面集成与整合。
项目建设为基础设施新架构添砖加瓦
地球科学与钻井系统(简称A1)、上游生产信息系统(简称A2)、管道生产系统(简称A3)、地理信息系统(简称A4)是股份公司部署的重大信息化建设项目。其中A1、A2项目在大庆油田试点运行,A3A4也已经开始在大庆正式启动,这些项目的建设为大庆油田信息化建设新架构的搭建提供了契机。
A1、A2两个系统瞄准世界一流水平,采用国际通行的数据标准,参考国外成功案例,打造油田公司勘探开发数据中心和项目应用环境,建立先进、实用、具有中国特色的数据管理系统和运行模式,以前所未有的力度支持勘探开发核心业务,力争使大庆油田用3到5年的时间,取得按照常规需要10到15年才能取得的成就,迅速缩短与国际大型石油公司信息化建设的差距,迈出数字油田建设的关键一步,为大庆油田的可持续发展提供强大动力。
地球科学与钻井系统面向石油与天然气勘探开发综合研究业务,旨在建立覆盖全油田,规范、统一、安全、高效的现代化勘探开发综合研究和数据管理服务体系,并通过建立勘探开发统一的数据模型和标准,逐步形成规范的工作流程,建设勘探开发研究项目环境和信息共享平台,实现勘探开发一体化,提高研究、设计、规划与决策的科学性。
上游生产信息系统针对石油天然气勘探开发生产运行与科学管理的需求,以业务流程与数据流程的梳理为基础,通过统一数据采集,规范数据处理,支持生产决策,建立规范、安全、高效的生产数据管理体系,构建采油厂(勘探分公司)、油田公司、股份公司三级统一的管理信息平台,实现上游生产信息资源的高度共享,提高勘探开发生产管理与决策的时效性和准确性。
A1系统的主要用户是勘探开发综合研究人员,A2系统的主要用户是公司各级领导和勘探开发生产管理人员。
2004年8月13日,项目正式开始实施,计划在2006年下半年完成。大庆油田是项目的唯一试点单位。按照项目预定计划,这两个项目目前在大庆油田已经先后完成了调研、系统方案设计工作,A1的最小工作量验收已经通过,进入到了油田全面推广阶段。
图6 地球科学与钻井系统愿景
图7 上游生产信息系统愿景
大庆油田A1、A2系统以勘探开发数据管理与应用为核心,收集、存储和管理油田公司勘探开发各专业的基础数据,为油田公司的生产管理决策和专题研究提供数据服务和技术支持,同时为股份公司的数据管理中心提供相应数据。
油田公司A1、A2系统的总体框架包括三层体系结构,由专业数据库、数据中心(勘探开发主库和生产管理主库)和项目研究环境(项目数据库、应用软件集成平台)组成。
地球科学与钻井系统和上游生产信息系统的关系:
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A1与A2两个系统是互相依赖、互相支持的,总体结构具有整体性;
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A1所需的动态数据来自于A2;
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A2所需的成果数据来自于A1;
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A1、A2使用统一的数据模型和标准。
正是由于A1、A2项目在大庆油田的成功试点,使得大庆油田新架构取得了突破性的建设成绩,结合A1、A2项目建设,我们重新梳理了架构框架图:
图8 大庆油田项目建设总体框架图
大庆油田公司面临着勘探难度大、老区含水高、新区低渗透、生产成本高等问题,迫切需要信息技术提供强大的支撑和保障。A1、A2项目的实施,是解决上述问题、促进公司信息化发展的一次重大实践,带来了诸多挑战。
第一,大庆油田IT新架构的建设,包括了油田科研生产的核心业务,其规模之大,技术之复杂,牵涉面之广,在国内外尚无成功先例可循,需要我们进行积极的探索和实践。
第二,油田几十年来的信息化建设,建立了大量的数据库、开发了众多的应用系统。通过两个项目的建设,既要完成新旧系统的顺利更替,又要继承已有的信息化成果。摒弃老系统,接纳新系统,将是一个痛苦的过程。
第三,油田勘探开发四十多年来,积累了大量的数据资产,但是许多老数据由于受到当时技术条件和标准的限制,没有做到电子化,而且在质量上还存在不全、不准的问题。通过这两个项目,采用先进的数据管理技术,解决历史数据问题,是一项长期而艰巨的任务。
第四,地球科学与钻井系统和上游生产信息系统不仅是一个技术实施项目,更是一个管理咨询项目,将带来管理观念的更新、业务流程的优化和工作方式的改进。在这个过程中,我们必须克服来自传统习惯的阻力。
伴随着种种挑战,大庆油田信息化建设也面临着加快发展的大好机遇。主要是:
4.1.1四十多年的建设实践为油田信息化奠定了腾飞的基础
各级领导尤其是公司主要领导近年来对信息化建设给予了高度重视和大力支持,投入了大量的人力、物力和财力;建成了技术领先,覆盖公司机关、厂、矿、队的网络系统等基础设施;建立了一支近千人的高素质、专业化信息技术队伍;积累了油田40多年的数据资产,仅勘探开发专业的数据就可以存储6万张光盘,通过挖掘,可以带动技术创新和管理创新,为企业创造新的效益。所有这些,都为今后油田信息化建设打下了坚实的基础。
4.1.2勘探开发业务的发展为油田信息化提供了强大的动力
油田勘探开发技术的每一次进步都要对信息技术提出新的要求,这些要求是信息化发展的源动力。当前,隐蔽油气藏勘探、精细化油藏管理与开发,以及低渗透储量动用,为油田信息化建设提供了广阔的发展空间,将直接促进信息技术在三维地震勘探、三维地质建模和大规模油藏数值模拟等方面得到更高层次的应用,带动油田信息化实现新飞跃。
4.1.3信息技术的快速发展为油田信息化提供了技术保障
以往受到计算机系统的计算能力、存储能力和网络传输能力的限制,很多勘探开发的新思想和新技术都难以实现,特别是三维地震叠前深度偏移、百万节点油藏数值模拟、大块数据体网上传输等需求不能得到满足。今天,微机集群和并行计算机,以及海量存储和万兆网络已经能够较好地满足油田勘探开发对信息技术的需求。
4.1.4国家和股份公司的部署为油田信息化建设创造了良好氛围
十六大对信息化提出了明确要求,政府对企业信息化给予了政策支持,股份公司也制定了信息化建设总体规划,并将大庆油田列为重点实施单位,特别是地球科学与钻井系统、上游生产信息系统和地理信息系统大庆试点项目的开展,为大庆油田的信息化建设提供了强有力的支持,创造了难得的机遇和良好的氛围。
4.2经验与体会
通过回顾近年来大庆油田信息化建设的得失,研究制定“十一五”信息发展规划,以及建设地球科学与钻井系统、上游生产信息系统的实践,我们得出一些体会和思考。
4.2.1统一规划,统一建设是信息化健康发展的先决条件
大庆油田是特大型企业,业务繁杂,层次众多。历史已经证明,只有在科学规划的指导下统一建设,才能把有限的资金用在最需要加强、最需要提高的地方,避免盲目建设,避免“信息孤岛”,避免资源浪费,保证公司信息化建设协调稳步发展。
4.2.2业务驱动是信息化建设与应用的最根本的源动力
促进油田主营业务发展是信息化建设的出发点和落脚点,信息化建设的一切工作都必须坚持以勘探开发为核心,依靠业务驱动来进行。信息人员要与专业人员密切配合,用先进的信息技术和成果延伸专业人员的眼睛和大脑,促进勘探开发技术水平的不断提升,同时要了解勘探开发的新需求,为信息化建设确立新目标,注入新内涵。离开业务驱动,信息化建设就失去了目的和意义。
4.2.3强化数据建设与质量控制是各项专业应用的基础
大庆油田在40多年的勘探开发实践中积累了海量的数据资料,这是一代又一代大庆石油人汗水和智慧的结晶,是对油田进行再分析、再认识的知识基础,是企业的重要资产。没有数据,再好的网络也谈不上发挥作用,再先进的软件也谈不上出成果。离开数据,信息化建设就是一句空话。在今后相当长的时期内,必须确立数据建设在信息化发展中的核心地位。取好数据,做到唯一、及时、真实;管好数据,做到集中存储、统一管理、按需流动;用好数据,为专业研究和综合研究提供准确资料,实现数据价值创新,为更深更广的应用奠定数据基础。
4.2.4复合型信息技术队伍建设是信息化建设的重要内容
信息化建设和其他事业一样,人是关键。没有高素质的队伍,信息化建设就没有保障。要倡扬奉献精神,营造终生学习氛围,建设攻坚啃硬队伍。引领信息人员不断拓宽知识面,努力把握技术发展动态,积极应用新知识、新技术,在油田公司信息化建设实践中实现人生价值。
大庆油田位于黑龙江省西部,松嫩平原北部,由萨尔图、杏树岗、喇嘛甸、朝阳沟等48个规模不等的油气田组成,含油气面积约6000平方公里。勘探范围主要包括东北和西北两大探区,共计13个盆地48个区块,勘探面积17万平方公里。自1960年投入开发建设,截止2004年,探明石油储量57.7 亿吨,天然气储量 603.3亿立方米,累计产油18.2亿吨,占全国同期陆上总产量40%以上,连续27年实现年产原油5000万吨以上;出口原油3.62亿吨,创汇509亿美元,累计向国家上缴各种资金并承担原油价差1万多亿元。
大庆油田公司成立于2000年1月1日,注册资本475亿元,资产总额858亿元,下属二级单位22个,员工90436人。自公司成立以来,在集团公司、股份公司的领导下,围绕“谋求资源采掘型企业可持续发展”和“在新形势下继承发扬大庆精神、铁人精神”两条工作主线,坚持以经济效益为中心,深化改革,加强管理,规范运作,取得了较好的经营业绩。四年新增探明石油地质储量25179万吨,控制石油地质储量28870万吨,预测石油地质储量39986万吨,生产原油20303万吨,天然气87亿立方米;实现主营业务收入3297亿元,利税总额2660亿元,投资资本回报率保持在46%以上。
多年以来,大庆油田培育形成了爱国、创业、求实、奉献的大庆精神、铁人精神,也正是这样的大庆精神和铁人精神一直鼓舞着一代又一代的大庆人不断开拓进取,为我国的石油事业和现代化建设奉献着青春和智慧。
1. “数字管道”应用
在“数字管道”应用领域,都宜环球作为国内领先的数字管道建设解决方案和服务提供商,一直致力于为中石油、中石化、中海油等大型石油公司提供数字管道建设服务。从2005年开始,公司参与建设的中国第一条“数字管道”—西气东输冀宁支线管道工程数字化管道项目拉开了中国“数字管道”建设的序幕,“数字管道”的理念有效地解决了长输管道设计、建设、运营和完整性管理全生命周期中的诸多问题。该项目的研究成果已在国内西气东输二线、漠河-大庆原油管道工程等20多项国家大型和特大型管道工程建设中得到了推广应用,该项目于2010年获得中国地理信息系统协会中国地理信息科技进步二等奖。
2. “数字油气田”应用
在“数字油气田”应用领域,都宜环球凭借多年专注石油行业,着力打造数字化、智能化的大型油气田,助力中石油、中石化、中海油等大型石油公司的油气田数字化建设。目前,已形成具有自主知识产权的数字油气田解决方案及相关油气田应用信息系统,满足了各油气田企业对综合研究、分析决策等勘探开发核心业务的实际需要。典型案例:大庆油田深层气数字化气田建设、扶余油田宗地管理系统等。
3. 工程设计集成应用
在工程设计集成应用领域,都宜环球针对工程设计(E)、采购(P)、施工(C)企业信息化的实际需求,提出了以设计为龙头,以数据为核心,以项目管理为支撑的一体化工程设计集成解决方案,研发了项目管理系统、协同设计平台、管道设计等应用系统,形成适应于中国工程总承包模式(EPC)模式的工程投资与建设全生命周期的信息化管理体系。典型案例:大庆设计院设计集成平台、大庆设计院设计项目管理平台等。
4. 数字城市应用
在数字城市应用领域,都宜环球致力于为城市规划、建设、管理的提供数据服务和技术支持,形成航测、城市建模、地理信息数据共享平台、城市规划和管理系统一系列服务和技术支持平台,为城市数字化提供三维可视化规划管理和规划辅助决策支持。典型案例:秦皇岛市城市区彩色三维地形图数据管理与应用服务系统等。
5. 物联网应用
在物联网应用领域,都宜环球于2006年就投入资源进行前期技术研究与物联网平台开发,并与深圳艾伯咨询等国内知名物联网设备与新一代无线网络方案提供商建立战略合作伙伴关系,在智能管道、智能油田和智能交通等多个领域取得较大进展,形成了完整的物联网应用解决方案。典型案例:西气东输GPS巡线系统和广东车联网GPS平台项目。
大庆通信助力大庆数字化油田建设
大庆油田点多、线长、面广,为满足易燃易爆岗位、野外油井泵站和生产要害单位实时动态图像监控的需要,大庆油田通信公司与油田生产单位联合攻关,开发数字油田视频监控技术,在国内同行业率先研发应用数字化综合业务采集系统,为管理人员安装“千里眼”,实现对油井、现场的实时图像监控。大庆油田通信公司通过有线和无线通信接口,把安装在单井、计量间、联合站上的各种传感器采集到的工控数据及抽油机运行图像传送到油田生产测控中心,实现生产管理由人工巡检、经验管理向生产过程实时在线监测、动态指挥转变,实现油田生产管理遥测、遥信、遥调、遥控和遥视功能,提高生产效率,节约维护费用,保证员工安全。
大庆油田无线网络覆盖方案
项目背景
随着“建设数字化油田”目标的确立,为了配合油田数字化建设,开发数字化油田在实际生产中有效的应用,通过对现有设备进行信息化改造,建设一套油田数字化综合业务系统,该系统能大大提升自动化管理水平,提高油田效益,减低劳动强度,节约企业运行成本,保证工人人身安全,从而提高企业的竞争力。
将油田各个站点的信息与数据集中起来,通过有线,无线或者有线无线混合的网络连接起来,实现对生产的有效,实时监控。最终实现对现有人力资源的合理调配,以及对整个生产过程的自动化管理,并适应不断扩大的网络规模的需要。
实施方略
本方案是为了解决油田最后一公里问题,解决每个小分队的抽油机到油井的监测和传输问题。
解决方案概述:基于大庆油田的作业需求,整个油田作业区域按照实际地理位置,地理区间公里数,布置有线或者无线,或者其混合网络,本方案着重解决一个小分队的抽油机到油井之间的信息检测和传输。
分层组网图 :该项目的网络结构需要进行分层设计,如下图所示。网络共分为3个层次,分别是中心节点、固定接入节点和移动节点。
整体网络架构
根据油田工作基站布局实际情况,按照客户需要,建议采用分段集中管理式或者分段集中傍路式拓扑结构,以每个基站小队为一个小区域,每个小区域包含若干个AP+MP,一个AC。AC负责管理区域内的AP+MP设备,根据现场实际距离采用单模或者多模光纤,直接接入次控制中心。次控制中心的信息数据经过处理 ,或者回传或者通过服务器传送到上一级控制中心,最终实现数据的传输,处理。以及存储,然后最终指令反馈到终端。
用户管理
网络管理为了使系统中的电脑网络系统正常运转,提高IT系统的服务水平,特别是要管理分段集中傍路式或者分段集中管理式的环境,我们制定了相应的管理策略
分段集中管理式
分段集中傍路式
采油小队到井站我们目前采用和建议使用星型架构,也可以根据用户要求调整为光纤环网。
设备选型
根据油田各个基站小队分布,以一个小队为一个单位区域,采用一台Jump-I Shpere型,可以覆盖1公里半径的用户,即3.14平方公里。每个小队有10台抽油机。我们的设备覆盖终端为75台,覆盖完全没问题,而且根据延长油田每个小队抽油机的实际数量,提供的服务质量是非常优良的。
如果作业区域面积很大,但是需要接入的终端设备很少的情况下,我们建议采用JUMP-low density,设备,点对点的通讯距离可达到几公里。
室内办公区域等,可以采用jump-iv型cubic,其性能可以覆盖若干个客户终端,适合室内使用。
项目特色
1 成形快
浩宁达本身具备了成熟的硬件解决方案,我们有一支专业的团队做后盾,实地实施中,减少了项目成熟运营的开发周期。
2 性价比高
相比传统的AP+AC架构,都需要百兆和千兆的以太网有线连接。油田面积广阔,如果采用传统的有线连接的方式,需要增铺大量的网线及光纤,导致终端设备使用受线缆长度的限制,欠缺便捷性。我们采用AP、AC+mesh的无线网络形式进行了一种高性价比的补充,在机房附近架设大功率有线的AP进行覆盖,再通过mesh在远端进行覆盖补充,即可以相互备份也完成了补充覆盖,覆盖面积增大。
Mesh无线网络部署容易,并且部署速度相当快,传统的有线网络部署起来,工程期限较长,工程量大,在费用上,如果大面积的部署有线网络,增加网络容量,前期的建设费用和后期的不定期维护费用将是各大企业一笔不菲的开销。mesh无线网络的特性,大大节省了骨干网络的建设成本,Mesh设备的价格没有超过AP许多。但是节省了大量的网络建设和后期持续性维护费用。
3 应急性能的提高
当机房附近的主力AP发生故障时,用户数据可以接入到远端的mesh再会传到中心。(下图)
Mesh网络的无线转发功能,让我们在开发过程中实现了应急网络的解决方案。因为各个节点之间不需要有线相连,只要在保证电源供应的情况之下,节点间就能形成网络覆盖。节点间的自发现及网络路由表的自动更新,让高速通讯网络获得了自愈性,并更加健壮。当任何一个节点发生故障的时候,其他节点会自动将它排除,并形成新的路由路径。这样一来,即使在原有通讯节点瘫痪的时候,高速通讯网络的内部互联依旧维持,只要在其中一个节点接入外网,整个网络就可以和外网通讯。不同传统基站,高速通讯网络永远可以实现局部运作,并且通过加入新的节点,可以不断修复和拓展。
基于大庆油田模式的数字化油田综合测控解决方案
1.综述
油田井站综合测控解决方案的数据通讯、管理的网络拓扑结构是:无线数据终端(DTU)通过Ethernet/RS232/RS485/TTL等接口与RTU通讯,通过SCDMA/GPRS/CDMA/INTERNET等网络实现控制中心对RTU的远程管理;RTU通过有线模拟量信号采集、本地无线数字化通讯网络、RS485总线、CAN总线等多种综合信号传输手段,实现油井、水井、水源井、注入站、计量间、阀组间等生产运行监控管理。这个信息通讯链路体系的建立,不仅仅实现了目前项目建设的直接需求:油井生产数据采集管理,从长远意义上而言,是建立了远程监控生产一线设备工况的数据链路平台,具有很广泛的扩展余地,应该是数字化油田建设在井场数字化测控环节的重要组成部分,对于设备维护的方便性、扩展性都有至关重要的意义。本方案就是遵循这个原则而设计的。
无线数据终端,可以是任何DTU终端设备。配套的接口可以是Ethernet,也可以是串行通讯接口。特别需要指出的是,多年来在大庆进行的相关项目中一直坚持配合SCDMA数据通讯的应用,经历了从早期的U219、U229、MEM113直至最新的MEM133,从数据流及数据冗错、APPserver建设、DTU模块的供电及加热管理、安装结构等方面做了大量的工作,确保了基于SCDMA的DTU在服务大庆油田数字化测控系统中应用的稳定性和多样性。
2.功能
2.1.游梁式、皮带式、链条式抽油机井监测:
a.功图、电流图、功率图;
b.最大最小载荷、冲程、冲次等;
c.油压(或汇管压力)、套压、井口温度等参数;
d.三相电流、电压、有功功率、功率因数等;
e.远程开井、停井,远程开井前完备的语音告警。
f.停井、开井、停电报警;三相电流不平衡、流缺相报警。
2.2螺杆泵井监测:
a.载荷-时间曲线、扭矩-时间曲线、转速-时间曲线、电流-时间曲线、功率-时间曲线;
b.光杆载荷、扭矩、转速;
c.油压(或汇管压力)、套压、井口温度等参数;
d.三相电流、电压、有功功率、功率因数等;
e.远程开井、停井,远程开井前完备的语音告警。
f.停井、开井、停电报警;三相电流不平衡、流缺相报警。
2.3.电潜泵井监测:
a.电流-时间曲线、功率-时间曲线;
b.油压(或汇管压力)、套压、井口温度等参数;
c.三相电流、电压、有功功率、功率因数等;
d.远程开井、停井,远程开井前完备的语音告警。
e.停井、开井、停电报警;三相电流不平衡、流缺相报警。
2.4.水源井监测:
a.采集水源井压力与流量
b.三相电流、电压、有功功率、功率因数等;
c.远程开井、停井,远程开井前完备的语音告警。
d.停井、开井、停电报警;三相电流不平衡、流缺相报警。
2.5.注水井监测:
a.泵压、油压、套压、瞬时注入量、日注入量。
2.6.注配间监测:
a.泵压、油压、注水量、泵频率、电流、泵进口压力、泵出口压力、总水量。
2.7.计量间监测:
a.总掺水温度、总掺水压力、总回油温度、总回油压力、单环(井)回油温度、单环(井)回油压力。
2.8.阀组间监测:
a.分水器压力及各水井的瞬时流量、累计流量、注水压力数据;
b.设置瞬时流量、压力、阀门控制以及阀的工作模式。根据设置的瞬时流量,远程调配注水流量;
2.9.注入站、注配站监测
a.0~64路管线压力(或温度),清水压力或温度、母液压力或温度;
b.0~64路液体累计流量、瞬时流量,脉冲信号;清水累计流量、瞬时流量,母液累计流量、瞬时流量。
3.0.日月大庆工程大事记
A.2005年9月,日月科技发展集团在大庆油田“数字化油田——工况数据监控”项目中经过十余家的竞争中独家中标,也是唯一一家做到和中国大唐电信开发的SCDMA通信网络平台无缝链接。首期承担第二作业区油井(抽油机15口、电泵井4口、螺杆泵井2口)、计量间(106个)、中转站(1)、联合站(1)工况无线数据监控。2005年9月~10月实施并通过竣工验收。
B.2005年12月1日,大庆油田油公司党委书记孙淑光、董事长兼总经理王玉普携相关部门领导,视察了我日月公司与大庆通信公司在第二采油厂第二作业区联合开发的“SM22油田数字化无线网络远程测控系统”示范项目。油公司领导认真听取了汇报后,充分肯定了这一高科技项目对于油田发展的实用性及推广价值。
C.2006年6月,相继大庆二厂、三厂、七厂等某些作业区推广,系统从油井工况监控系统到井站工况监控系统到物业供水、供热站工况监控系统。模块化组合设计满足大庆油田油井、井站多功能、全方位监控需要。受到用户好评及赞誉!
D.2007年7月,日月科技发展集团研发了全无线系统,在大庆油田“数字化油田——工况数据监控”项目中成功实施。
E.2008年8月,全线项目在大庆七厂推广,以大庆为基点相继辐射至华北油田(SM080607工程)、新疆克拉玛依油田(SM081015工程)、辽河油田(SM081020工程)。
F.2009年7月至今,全线项目在大庆三厂开展工程(SM090502工程),在此基础上相继开展华北油田工程(SM090407工程)、长庆油田工程(SM091015工程)辽河油田工程(SM090920工程)、奈曼油田工程(SM090928工程)。
G.2010年8月至今,辽河油田工程(SM100220工程)、吉林油田项目(SM100320工程),基于3G网络视频监控系统SM1008应运而生,在油田井站测控页上写上重重的一笔。
基于大庆油田模式的数字化油田井站综合测控解决方案已完全成熟,结合多年来现场工程策划、安装、调试、维护等经验,进行系统规范化设计、模块化建设、标准化集成打造我们的产品和服务。从系列专用传感器到数字化远程无线测控系统,日月科技拥有一整套完备的产品解决方案,服务于采油生产一线的单井数据采集、计量站、中转站、增压站、配水站/配气站等站外测控系统。
数字油田:“两化融合”的结晶
数字油田是油气生产企业信息化与工业化融合的产物,是油田企业信息化与工业化融合的典型代表。
这主要体现在:
数字油田是信息技术和勘探开发技术的融合。油田勘探开发是高度技术密集型的行业,在现阶段,离开以高强度计算和海量信息存储为代表的信息技术的支持,人们就不能找到油气,即使找到了也不能有效地开发。例如,以数据中心、应用服务器为支撑,以工作站和微机为界面机,借助高速网络,采用虚拟技术,搭建勘探开发综合研究应用体系,为勘探常规解释、特殊处理解释和连片资料综合研究,以及储量计算、开发规划编制、工艺设计、开发调整、产能建设、地面工程等提供了强大的应用支持。
数字油田体现了信息技术和自动化技术的融合。油田作业区一般都远离城市,工作环境比较恶劣。通过在现场设备上安装传感器等自动化部件,对井站库生产参数、输油管线、供水供电管网、油田道路、通信线路等,以及勘探开发各个现场的运行状态进行远程监控,既可以大大提高生产指挥水平,又能够有效降低人员劳动强度,减少用工数量,节约生产成本。
数字油田还是信息技术和管理技术的融合。油田生产覆盖多专业和多领域,具有地域广泛、结构复杂、层次繁复、跨度巨大等特点。MIS系统和ERP系统的建立,使油田企业的人财物管理得以更加有效地实施,特别是ERP系统实现了物流、资金流和信息流的“三流合一”,使油田管理业务更加规范透明、核算更加细化、决策中心上移。
数字油田还要求信息人员和其他专业人员的融合。跨专业的复合型人才是当前油田信息化建设所急需的。只有既懂得油田主营业务,又熟悉信息技术的管理人才才能领导好油田信息化建设,而只有业务人员与信息人员并肩作战才能建立实用先进的系统。
这些都充分体现了数字油田融合工业化和信息化的特点,使之成为“两化融合”的一个典范。
大庆数字油田的实践
1999年,大庆提出了建设“数字油田”的构想,并制订了合理的数字油田技术框架,在国内外得到了积极响应。“十一五”期间,大庆油田信息化建设取得了辉煌的成就。截至2010年,大庆油田拥有大型计算机1003台、台式机51713台、外设19678台;网络链路总长15223.85公里,无线站点288个,网络设备7895台,网络用户数人85034人;数据总量近千TB;应用软件370多套,其中自主开发302套;全油田信息系统人员共计2039人,专业技术人员1337人。大庆油田已经具备了系统建设、网络建设和运维、数据库建设和运维、自主研发油田专用软件的能力,信息化建设达到了国内大型企业的先进水平。
近年来,大庆油田确定了“以信息化带动油田主营业务,以主营业务促进信息化,推进两化融合,探索新型工业化道路”的总体思路,明确了建设“数字油田”的目标,加深了对“两化融合”的理解。例如,勘探开发是油田的核心业务,大庆油田提出了“信息搭台,勘探开发唱戏”的信息化建设思路。同时,大庆油田还下大力气收集整理历史数据,并将其电子化,建立了勘探开发数据中心和综合研究环境,集成了油田勘探开发的各类数据,总量达到100TB以上,实现了勘探开发信息一体化。
数字油田建设在横向上覆盖范围大,涉及几乎全部业务和专业,在纵向上关系到从上到下各级单位、部门,其应用需求不仅在总体上规模空前,而且具有多样性、特殊性和复杂性的特点。数字油田系统是一个开放的巨大系统,而“两化融合”可以作为系统工程的方法论。在大庆数字油田建设的进程中,系统融合始终是一个衡量信息化建设效果的关键指标。通过建立勘探开发技术数据管理系统、油水井数据管理系统、数字盆地系统、知识系统、ERP系统等,将油田的主营业务与信息系统紧密结合,提升了油田勘探开发综合研究、生产运营的水平,改变了传统模式,走上了“两化融合”的新型工业化道路。
数字油田与大庆油田总体战略目标有着密不可分的关系。数字油田战略不仅是作为职能战略的信息化战略,同时也是大庆油田总体战略的一部分,这使得大庆数字油田发展战略不同于一般意义的信息化战略。在大庆油田提出的数字油田总体架构模型中,最顶端的战略层是“企业再造”,其含义是,大庆油田通过建设数字油田要实现“工业化与信息化的融合”,用信息化推动油田企业本身的升级和变革。
自动化与信息化结合是“两化融合”和数字油田的快速切入点。目前各个油田数据自动化采集需求较迫切,自发性的建设也比较积极,发展迅速。企业经过长期的研究和实践认识到,这种方式容易见到效果,能够有效推动上层系统的建设。自动化与信息化结合是“两化融合”的新起点,也将成为数字油田建设的亮点。
数字油田的效益也体现在新型工业化之中。著名经济学家、诺贝尔经济学奖得主罗伯特?索洛(Robert Solow)提出了“生产力悖论”:“我们到处都看得见计算机,就是在生产力统计上看不见。”但是他只是给出了问题,没有给出答案。其实,最佳的答案就是“两化融合”。正是因为融合,才会出现信息化效益不能直接反映的现象;也正是因为融合,信息化才具备了改造传统、突破创新的能量。在当前,信息化更能够调整产业结构,促进产业升级,从根本上提升生产力。因此,直接计算信息化的经济效益难以做出全面、科学、合理的评价,信息化建设的效益需要定性和定量结合评价才更科学。
数字油田的未来
“十五”和“十一五”期间,国内大部分油田都先后提出数字油田的目标,所采取的策略、技术、路线大同小异,都结合了其油田自己的特点,很多地方值得总结交流。国际上一些著名的石油公司也纷纷提出或升级了他们的数字油田战略,尽管使用的名字有所差异。近期挪威国家石油公司在原来的建设基础上提出了“整合运作(Integrated Operations)”的新概念,强调“协作中心”的作用,但其基本理念仍然与数字油田的理念相同。
目前,按照两化融合思想的指导,将油田生产的自动化与信息化相结合,将物联网技术应用到油气生产流程中,已经成为国内数字油田建设的主流方向,一个新的构想??“智能油田”也应运而生。这是未来若干年,特别是“十二五”期间,数字油田建设的核心任务。
大庆油田的“十二五”信息化建设规划将“全面建成数字油田,努力推进智能油田”作为总体目标,并做出了“33452”部署,即:全面实施“三大战略”,即技术领先战略、特色软件重点开发战略,以及研究、开发、推广一体化战略;加快“三大整合”,对各种信息资源实施组织整合、技术整合、战略整合;建立完善“四大中心”,即数据中心、网络运维中心、空间信息服务中心和技术服务开发中心;全面推进“五大重点工程”,即ERP推广工程、油田数字化工程、特色软件开发工程、海外业务信息平台工程和大型软硬件引进集成系统工程;强化“两大保障措施”,即资金保障和人才保障。大庆油田正努力将信息化建设水平推进到石油行业国内领先、国际先进的新高度。
大庆油田数字油田建设方案 :
大庆油田根据实际情况,采用“安控产品”提出了油气生产物联网系统的体系架构,包括数据采集、数据传输和生产管理三个子系统。
1、数据采集子系统。该子系统是油气物联网系统的感知层,由各种传感器和传感器网关构成。终端传感器和自动化装置遍布油水井、计量间、注配间、中转站、联合站及相关集输管网,实时采集生产数据,通过RTU、DCS等控制器对数据进行存储、处理、上传,为应用系统提供可靠参数。
2、数据传输子系统。该子系统用于连接前端感知层和应用服务层,实现数据的高效传送。根据油田井、间、站的分布情况,采用有线光纤传输和无线通信接入的系统架构。在光缆可达的工区、站和间,采用光缆传输方式,保证采集数据、视频数据的稳定传输;选用以McWill无线宽带网络为主,MESH网状网和WLAN无线网桥技术为辅的异构网实现采集数据和视频数据的传输。
3、生产管理子系统。该系统是数字油田的应用服务层,通过建立各种系统模块,实现生产数据采集、生产数据处理、报表自动生成、生产动态分析、实时监测、智能监控、应急辅助、远程控制、设备管理等功能。
大庆油田模式的数字化油田井站综合测控解决方案已完全成熟,结合多年来现场工程策划、安装、调试、维护等经验,进行系统规范化设计、模块化建设、标准化集成打造我们的产品和服务。以大庆油田为代表的石油企业积极倡导数字油田建设,在国内外掀起了数字油田建设的热潮,全球各大石油企业纷纷制定数字油田建设规划和实施方案。
数据传输采用有线和无线结合的方式。有线网络即原有的计算机网络,无线网络采用了McWiLL、GPRS以及无线网状网等技术。
大庆油田在油气生产数字化建设方面积极探索,取得初步成效,已经完成两千多口井、四百多座站的数字化试点建设。在各建设区块取得了良好的应用效果和经济效益。