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,各油田根据自身特点采用不同的方式实现数字油田建设,新疆油田进行了数字油田建设,从90年代中期开始,陆续对整装油田开展数字化建设,请谈谈新疆油田如何实现数字油田建设?
要求:最好结合自己实际工作,只谈新疆油田,其他油田回帖无效。
参与方式:采取跟帖的方式参与。
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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。
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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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从2001~2005年的第二阶段,新疆油田提出三步走工程,分别实现档案资料桌面化、业务工作桌面化、新疆油田桌面化。尤其是2005年,新疆油田建立起以准噶尔盆地空间地理为基础的信息应用系统,把入库数据以地理形态进行展示,覆盖了大部分油田业务。
2006年,新疆数字油田进入到全面实现的阶段,这一年,也实现了新数据按标准和管理制度准时、齐全、完整入库的一个突破。但在新疆油田公司科技信息处副处长沈建林看来,这还远不够。
2000年之后开发的新油田都采用自动化生产方式,但没有实现网络连接,只能采用人工现场抄表,回来录入、出报表的“半自动”补充,远未做到实时监控。2008年,这种局面终于被打开,这些生产过程自动化数据都能及时上网管理,对油井、站库、长输管线等都采用自动化设备监控,数据能实时集成到系统中,领导可以随时上网查看、给前方下达命令。
所以,2009年以生产指挥系统为核心的决策智能化,主要是为决策层提供各种关键数据的预警。这些目标从各项指标来看,在2008年已准备就绪。
2009年是向智能化油田过渡的一年。打造智能化油田也是下一个5~10年的主要任务。李清辉说,数字化是以数据为目的,以计算机代替手工劳动,而智能化油田则要利用各种业务模型,包括知识库、专家库等,对生产和决策做出智能辅助,真正地用计算机管理油田。业务模型就是其中的核心所在。
整个体系自上而下分为三层,各层任务清晰、分工明确,使信息化建设在管理体系上变得通畅。
国内有关专家对此翘起了拇指:新疆油田的信息化管理体系在国内信息化管理上是一个创新。
这套体系建立的应用,将数据原点、信息研发、运行支持和应用反馈有机结合起来,建立起了新疆油田信息化建设的长效机制,由此实现了信息化建设由科研项目向工业化生产的根本性转变。
在新疆油田,各个业务部门只是提出信息化建设的需求,由数据中心统一来负责完成,统一规划得到贯彻执行,成功化解了“信息孤岛”之困。
国内不少企业在进行软件开发的时候,是聘请外部的IT公司来完成,这种方式最大的弊端是,系统建成后升级换代难,维护难,如果外部的信息公司撤走或者倒闭,整个系统就会瘫痪,因此也有人如此形容:系统建成之日,就是死亡之时。正是看到了这个弊端,新疆油田整合了人才资源,形成了自己的技术支撑。
从1998年起,新疆油田就开始着手建立自己的IT公司,到2006年,已经形成一个拥有200名专业技术人员的IT公司。
长远的规划
如何确保油田信息化应用建设和能够长远、稳定进行下去,新疆油田确立统一规划、统一标准、统一平台、统一管理的指导原则。
新疆油田首先从现实需求和今后的发展出发,本着“有什么数据就采集什么数据”的原则,对原集团公司的勘探开发数据标准进行了大量的扩充和完善。
2001年,新疆油田开始了“勘探开发数据必须实施一体化”的起步工作。一体化必须对原先收集、整理的数据进行重新整合,整合就意味着要打破原有的数据模式。2003年,新疆油田勘探开发一体化标准体系经过“十月怀胎”艰辛问世。
统一数据标准是数据共享的基本条件,统一标准为信息化发展铺平了道路。
软件开发能不能也像车间生产一样有条生产线?在1997年,当这在软件业界都还是一个梦想时,新疆油田就踏上了自主创新之路。
1999年,这个梦想在新疆油田变成了现实——油田信息平台雏形建立。
创新演绎神奇:在统一的软件平台中,里面存储许许多多的功能组件,这些组件相当于一个设备的零部件,可以根据用户的需求快速组装成一个软件,既可实现供需双方的及时交流,之后还可以不断完善,实现了“小作坊”到“工业流水线”的革命。
创新也带来了前所未有的效率。过去,技术人员开发一个软件一般需要一年时间,现在软件变成了定制,周期一般只要3-6个月,最快时只需1个半月时间。过去开发的软件成功率只有30%,而现在达到90%以上,同时软件的规范性也大大增强。
2007年新疆油田实现了全部油田91个信息系统的横向集成,系统集成后,如同一个“魔方”,可以把以前的任何功能项进行组合形成一个新的软件系统。
从刀耕火种到工业化,再到信息化社会,这是人类文明进程的历史轨迹,也是社会生产力发展的变奏曲。新疆油田是中国石油高度重视信息化建设并取得重要成果的一个缩影。
新疆地区的主要油田有新疆油田公司、吐哈油田、塔里木油田、塔河油田等,由于新疆地广人稀,所以数字化油田建设更好开展,而且意义和经济效益更能得到体现。
新疆属于高温高寒地区,大部分油区都地处沙漠边缘或沙漠腹地,所以相对来说对于数字化建设功能来讲更明确,一般是实现数据自动采集为主,而且由于新疆是我国油气产能建设的主力区块,所以有一些相对比较年轻的油田,比如塔里木油田、塔河油田等,这些油田没有老油田的沉重负担,所以从建设初期就大规模推广自动化、信息化,在国内,新疆的几个油田的数字化、信息化和自动化建设的水平和覆盖面都相对较高。
新疆油区自然环境相对来说更恶劣,所以新疆数字化建设对于设备、系统的性能和稳定性要求更高,所以在新疆大部分自动化系统建设的标准都比较高,使用的仪表及控制设备都是比较知名的国际品牌,所以相对建设成本也会更高。
(二)新疆油田公司数字化油田建设特点
1. 目标明确,规划合理
新疆油田公司提出“数字化油田”,就是通过各种数据的集成,把实体的油田放到计算机和网络上,整个油田可以通过计算机呈现出来。
新疆油田公司在2000年年初制定了“十五”规划,提出将信息化工作作为公司的主营业务,要像抓勘探、开发工作一样来抓信息化工作,制定了“统一规划、统一标准、统一平台、统一管理”的信息化建设原则。同时,提出了新疆油田信息化建设的“三步走”工程。第一步是实现“档案资料桌面化”,即基础数据进入数据库,在计算机上可方便地查到;第二步是“业务工作桌面化”,即实现数据资源共享,报表、公文处理等在计算机上完成;第三步是实现“新疆油田桌面化”,就是利用先进的信息技术建设数字油田,把物理的油田放在计算机上进行研究和管理。
我认为新疆油田公司在“数字化油田”的规划和建设中将目标提得非常切合实际需求,并没有提出一些花哨的、好高骛远的想法。同时,他们在实施过程中没有急功近利,而是在“四统一”的原则下,按照“三步走”的循循渐进的方法扎扎实实地逐步实现既定目标。
2. 基础工作扎实
1) 生产自动化建设
a) 井口:
井口数据采集及控制通过一套RTU系统完成,数据传输采用了三种方式:数传电台、无线网桥、光纤。
其中:
数传电台:主要用在边远井和产量低的井,是早期(2006年以前)采用的方式,目前已逐渐淘汰。
无线网桥:主要用在边远井和产量低的井,在2006年以后普遍采用,可用于数据和视频同时传输。
光纤:主要用在高产井,可用于数据和视频同时传输。
b) 集气站
集气站的数据采集及控制通过一套日本横河公司的DCS系统(CS3000)完成。系统的控制器、电源、通讯网络、I/O模块均采用冗余配置,系统可靠性高,性能优异。
c) 处理站(厂)
处理站(厂)的数据采集及控制通过一套日本横河公司的DCS系统(CS3000)完成。系统的控制器、电源、通讯网络、I/O模块均采用冗余配置,系统可靠性高,性能优异。
处理站(厂)的DCS系统与集气站的DCS系统通过一对冗余的高速控制网络进行数据传输,可通过处理站(厂)的DCS系统实现对集气站的生产过程进行远程监视及操控。
注:新疆油田采气一厂玛河气田的处理站(厂)相当于涩北气田1#作业区的5#集气站(区控)。
d) 紧急停车系统ESD
在天然气处理站(厂)建有一套用于玛河气田处理站、集气站、井口紧急关断的ESD系统,该系统达到国际安全认证的SIL3等级,独立设置,通过一对冗余的高速控制网络与DCS系统进行数据传输。当ESD系统检测到联锁信号时,经过预定的紧急停车逻辑程序运算后,及时地完成天然气处理站(厂)的相关单元(或装置)的关断或放空,同时,通过通讯网络控制集气站、井口的相应阀门及设备的关断及放空。从而使整个气田的生产处于安全状态,保护人员及设备的安全。
2) 数据库建设
数据就是生命。以前因为管理机构分离,新疆油田勘探部门和开发部门是分开的。但事实上,勘探和开发两项业务有很多共同点,比如勘探要打井,开发也要打井; 勘探做地震,开发也做地震,但是两个业务部门的数据却不能共享。这样一来,重复建设、重复投入的成本很高。因而,通过信息化的手段,将勘探、开发等各项相关业务的数据信息整合共享迫在眉睫。
但是实现数据与应用共享的前提则是制定统一的标准。目前数字新疆油田建立了5大类260个标准组成的标准体系,已有114个标准规范在执行或试行。覆盖了油田生产、科研、管理、决策各个领域,形成了完整的信息标准体系。
当数据共享完成之后,数据查询系统就可以把油田丰富的数据资产方便地提供给各位研究人员了。这些数据经过层层质检后集中管理,研究人员把数据提取出来,加载到他的研究系统中去,那么很快就可以做他的研究工作了。而以前研究人员做研究的时间非常少,他们要用60%以上的时间去收集数据资料。
以前系统要提交一个计算作业,往往需要两周或者是一个月的时间才能出来一次计算结果,研究人员再判断这个计算结果是不是符合所期望的要求。如果不符合,那么研究人员还要不断地调整、修改数据参数,进行重新计算。
石油勘探一般由野外数据采集、地震资料处理、资料解释三个流程组成,大量的数据处理计算工作承担着找储油构造、定井位的重要任务,因而高性能计算平台对石油勘探起着至关重要的作用。
新疆油田公司在数据库建设中着重做了以下几个方面的工作
a) 制定数据标准
b) 建立数据质量监督制度
c) 制定数据采集规范及流程
3) 规范业务流程,建立信息集成平台
油田数据建设的目的是为油田生产经营服务,这主要是通过油田业务应用软件系统实现的。目标是形成一体化的油田业务应用软件体系,新疆油田在“数字化油田”的建设过程中许多技术和思想不仅仅在油田信息领域,而且在软件工程领域具有一定的先进性。
油田业务主要包括生产、管理、科研这三个方面的内容,这三个方面各有侧重,但又有着广泛的联系,在这里分别从逻辑上描述勘探开发一体化研究平台、生产应用平台、经营管理平台。
a) 信息集成平台的应用模式
油田业务应用系统采用“二级定制”模式的进行应用开发。
所谓“二级定制”是以软件资源和业务资源中心为基础,通过定制发布一个满足某一类业务需求的软件平台系统,称为业务平台;用户利用业务平台根据业务需求定制具体的业务应用。例如,数字空间平台定制GIS平台,GIS平台再定制一个具体的GIS。 “二级定制”采用多层级模型驱动的思想,定义了一组描述软件资源、业务资源的元模型,形成软件资源中心,是第1级定制的核心。在第二阶段,以存储模型为中心,建立了报表、录入界面、查询、图形等多种面向业务的元模型,通过不同模型之间的转换,实现了业务的“所见即所得”的定制模式。
建立了四层元数据结构中的系列元模型(Meta Model),开发了元模型对应的模型建模、模型管理、模型执行的软件组件等元模型资源;设计了管理元模型资源的元一元模型(Meta—Meta Model),及元一元数据管理系统。
在元模型资源的基础上,开发了资源发布系统。根据平台的功能定义,选择相应的资源,通过一致性检查、系统集成,创建相应的元—元数据,打包发布成为一个面向业务的应用平台。该平台在安装后,可实现具体业务定制、管理和运行。
公司在2000年提出基于模型驱动思想的“二级定制”模式,同时建立了一套油田数据元模型体系,使得本项目可以:
(1)大规模重用软件:由于所有的软件开发都是针对元模型的,因此模型级的应用需求变化通过元数据定义即可满足,不会影响软件模块的修改,这种“以不变应万变”的效果导致了绝大部分软件模块都可重用。
(2)快速定制应用:面向应用需求,不再是通过编程实现,而是通过可视化建模工具,由用户或工程人员辅助用户,直接进行“所见即所得”定制,应用需要变化后,也不用修改程序,直接由用户进行定制修改。正是这一技术,使得我们在短短五年内,开发了51套应用软件
b) 集成化的油田应用软件体系
利用业务应用支撑平台,定制包括油田生产管理、油田成果管理、油田经营管理、数据中心支持、综合决策在内的51套业务应用系统上线投用。
平台系列软件与业务应用系统,形成了一个庞大的应用软件体系。由于这些软件体系遵循共同的元模型标准、模型标准,采用一致的体系架构,因此它们之间相互可实现无缝集成,数据共享。
(1)油气勘探生产信息系统;
(2)物探信息管理;
(3)钻井信息管理;
(4)录井信息管理;
(5)测井信息管理;
(6)试油信息管理;
(7)储量信息管理;
(8)矿权信息管理;
(9)分析化验管理;
(10)生产指挥信息系统;
(11)采油厂生产调度指挥;
(12)油气储运生产指挥;
(13)井场实时数据传输;
(14)井筒曲线;
(15)数据共享与交换;
(16)油田产能建设信息系统;
(17)开发规划数据库管理;
(18)井号编码系统;
(19)采油厂生产数据质量校验;
(20)采油厂油气水化验数据管理;
(21)井下作业管理;
(22)采油厂生产数据管理;
(23)采油厂地质研究与分析支持;
(24)基础地理信息;
(25)勘探图形信息;
(26)采油一厂地面工程;
(27)采油二厂地面工程;
(28)采油三厂地面工程;
(29)百口泉采油厂地面工程;
(30)石西作业区地面工程;
(31)准东采油厂地面工程;
(32)采南作业区地面工程;
(33)油气储运地理信息;
(34)油田三维地理信息;
(35)质量管理信息;
(36)安全管理信息;
(37)环保管理信息;
(38)计量管理信息;
(39)标准管理信息;
(40)节能节水管理信息;
(41)单井成本管理信息;
(42)费用控制与分析;
(43)资产管理信息;
(44)物资管理信息;
(45)设备管理信息;
(46)质量安全环保管理信息;
(47)计划管理信息;
(48)市场管理管理信息;
(49)科技项目管理信息;
(50)组织人事信息查询;
(51)工程造价系统。
3. 建立了完整的管理体系
新疆油田公司为了确保“数字化油田”项目的顺利实施建立了完整的管理体系。
机构设置合理:在油田公司组建了处级单位:数据公司,全面负责“数字化油田”的规划、设计、建设、管理、监督考核、开发完善等工作。在各二级单位设置了专门部门(信息所)及专人负责,在三级单位设有专人负责。同时,油田公司与红有软件公司建立了长期的稳定的合作关系,由红有软件公司为新疆油田公司“数字化油田”项目提供长期的技术支持和持续的软件开发。
制度保障体系健全:油田公司制定了完善的管理及监督制度,各单位及人员严格按照各项管理制度、各项标准规范及流程执行。同时,数据公司设有专门的部门及人员对各单位的工作质量进行监督和考核,确保“数字化油田”项目在实施过程中不流于形式,不走过场,建设高质量的“数字化油田”工程。
4. 建设高标准的数据中心
数字新疆油田建设的四点经验
数字新疆油田的建成,使得信息化技术在油气生产、油田研究、经营管理等领域得到了全面应用,为提高油田科研生产效率、促进油田快速发展发挥了积极作用。数字新疆油田建设的经验,主要有以下几个方面:
首先,根据油田发展阶段和应用需求,制定明确的建设目标。数字油田没有统一的定义,需要在工作中逐步探索前进。新疆油田按照自身的实际情况明确定义了数字新疆油田的概念和内涵,以实现油田各领域数字化为目标,动员全体员工为此努力。
其次,坚持以应用需求为导向,明确业务部门和信息部门的职责和分工。项目建设前期以业务部门组织业务需求分析为主,后期由信息部门要按照集中统一的原则进行总体技术把关和协调。建设完成后由信息部门统一管理,业务部门主要负责系统应用推广、数据建设和系统使用权限的控制。
再次,始终把数据建设和数据正常化作为油田信息化建设的核心工作。数据是油田的宝贵资产,是数字化的核心。新疆油田在进行数字油田建设的初期就非常重视数据建设,在收集整理大量历史数据的同时,要求对新产生的数据做到及时、准确、完整和自动地进入数据库,以实现业务数据的正常化管理。制定统一的信息标准,实现勘探开发数据集成与共享。
加之,在技术方面,新疆油田致力于自主知识产权产品的应用。利用统一的数字油田信息应用平台技术产品作为应用系统开发的基础,根据业务需求定制应用系统。这样,既缩短了开发周期,又保证了系统应用的成功率。
最后,在管理方面,强调油田内部各级组织一把手的信息化责任,营造良好的信息化氛围,提高了组织的信息化能动力。着力培养内部技术队伍,长期服务于油田信息化建设工作,有效地保障了数字新疆油田建设的稳定性和持续性。
为满足油田进一步的信息应用需求,新疆油田自2011年开始,又踏上了以实现油田全面感知、自动操控、预测趋势、优化决策为目标的智能新疆油田建设的征程。
自主创新,研发信息技术平台体系,为数字油田构建科学的总体架构。
数字油田信息平台是通过把油田生产管理的各种应用抽象为各种功能组件,从而形成相对通用的框架系统,涵盖数据录入、数据处理、信息发布、业务管理、安全管理等功能。该平台由数据管理平台、空间数字平台、业务管理平台、协同工作平台等4个基础子平台和集成应用系统、安全管理系统、数据共享与交换系统、企业信息门户等4个辅助系统构成。平台采用模型驱动、虚拟应用、多层元模型等先进技术,通过统一组件、统一模型驱动、统一功能管理、统一安全管理的建设思路,支撑了油田业务的信息管理和应用。基于该平台,软件开发工作由原来复杂的、一行行编写代码的手工作坊生产方式,变成了按需组装的工业化生产模式,大大简化了信息系统开发的复杂性,加快了开发建设速度,降低了风险,应用系统开发成功率由原来的不到30%提高到90%以上。采用数字油田信息平台开发的应用系统,可以通过统一的接口,实现油田各领域应用系统功能的集成和共享。数字油田信息平台是数字新疆油田技术创新的重要体现。经过十几年的不断研发完善,在国内石油行业率先完成研发并成功投用也处于国内领先水平。2007年,《新疆油田勘探开发数据服务平台建立与应用》成果荣获新疆维吾尔自治区科技进步一等奖。
建立完善的信息基础设施,为信息系统推广应用铺路搭桥。
克拉玛依油田的勘探、开发、建设已有70多年历史,从1941年开始勘探、1955年开始开采,产生的所有数据已经完全实现电子化,并存储到网络数据库中。这些数据包括地上、地下,覆盖所有油田作业区域和专业领域,仅仅油田生产类数据就包括23个专业,数据总量达到141TB。围绕如此丰富的数据,需要一系列的应用软件把这些数据利用起来。克拉玛依油田采用自主研发的软件定制平台,定制投用了78套数字油田应用系统,实现油田全部业务领域的集成应用。这些系统覆盖数字勘探、数字井筒、数字化管理等多个领域,实现了单点登录和统一认证,成为油田各专业开展工作不可缺少的工具。
通过油田数字化成果的应用,极大的支持了新疆油田的生产管理和研究,在油田内部已经实现信息化与油田生产融为一体,具体来说,一是便于掌握信息,能及时、全面、深入掌握生产情况;二是便于业务管理,油田机关生产经营管理业务实现了计算机化;三是实现了实时监测,探井、开发井、重点站库实现实时采集传输发布;四是便于研究支持,提供了完整丰富的数据资源;五是有利于决策支持,提供全方位的生产经营信息,辅助决策;六是实现了油田可视,初步实现了油田可视化管理。数字新疆油田的全面建成和应用,为油田提供了丰富的数据资源和便捷应用,在油田生产、科研中发挥了积极作用。
在信息化建设过程中,新疆油田公司不仅在信息技术应用方面走在国内油田的前列,而且在信息管理体系和战略规划上都站在了石油信息化建设的前沿。
* 计量配水站中包含18x6(I)型计量配水站、18x6(II)型计量配水站和多通阀实验站,根据不同形式的计量站,配置不同的远程终端RTU设备ECHO 5401系列自动计量控制器。ECHO 5401系列自动计量控制器是为适应油田自动化的需要专门设计生产的,它不仅具有精确的计量程序、优良的通信能力和大容量的存储器,而且具有性能稳定、安装方便、质量可靠、实现无人值守等多种优点,特别适用于油田恶劣的环境。
* ECHO5501水源井控制器是我公司针对油田水源井控制而生产的远程控制终端(RTU),它采用了先进的工业级产品作为控制器,具有功能强,可靠性高,应用灵活,操作方便等特点。控制器既可独立工作,也可方便地联入控制网络实现远程遥测,形成SCADA系统。
* ECHO SCADA 5000 组态软件。系统可实现灵活组态,支持多种通讯协议接入。在实现系统要求功能的基础上,用户也可方便地进行维护和二次开发。
* 数传电台。MDS 2710设计用于点到多点的情况,系统数据遥测/SCADA和自动分发、油田自动化、水和污水数据遥测/SCADA以及联机事务处理应用。MDS 2710收发信机具有很强的干扰处理能力,因面能扩展数据发送范围并加强数据发送的可靠性。
2、通讯模式
根据系统设计要求,中心控制室网络均采用以网络交换机为中心的星形结构。为保证网络的可靠性,网络所有设备均有冗余。
3、系统功能
?
* 井口RPC。抽油机的自动启停控制、空抽控制、负荷超限控制等;示功图的采集和现场在线显示;采集电机工作的三相电流和电压,采集和显示电流图;现场控制抽油机的启停,现场设定控制参数;远程遥控抽油机的启停,远程设定控制参数;油压、套压、回压、油温的监测;根据现场情况的不同,还应考虑控制器的防护、防盗功能。
?
* 计量站RTU。适用油田计量配水站的自动化系统,可以管理从12井到18井式的计量配水站并预留有15%的余量;能对油田计量站的全部生产数据,包括计量间、配水间、水套炉间进行实时监测;实现自动倒井,油气自动计量;实现液位、压力越限的自动保护;实时监测集油管汇的压力温度;实现计量间可燃气体浓度检测报警功能;含水检测;具备自动及仪表控制箱内就地电动倒井功能;计量控制器可储存1天以上的采集数据;水套炉出油温度、水套炉低液位报警、水箱低液位报警、水套炉灭火报警控制等;具有看门狗功能,当系统由于意外情况造成死机时,能够自行启动,无需维护人员现场启动。
?
* 水源井RTU。主控制器为ECHO5501的核心,它采集来自接线箱的各类信号;接线箱用于现场接线、信号调理和输入、输出转接;压力、流量、液位、温度、电压、电流信号为AI信号,启动箱和三通阀状态为DI信号,启动箱和三通阀控制信号为DO信号;主控制器的COM2口可与手操器笔记本电脑连接完成控制器参数的读写。
?
* 中控室SCADA。设备驱动程序完成系统与现场设备的数据通信;远程仿真程序实现抽油机根据设定的工作点实现自动控制,监测需要的生产数据,小键盘远程遥控操作,遥控抽油机的启停,在线采集示功图;多种报警级别,按物理位置或类型查询报警信息、多媒体技术报警、在线打印报警信息、存储报警历史信息;井口、计量站数量可任意增减,无数量限制;自动排序选井模块完成油井井号的选择及决定单井的计量时间。实现油井油、气、水三相自动计量并存储计量结果。
?
* 中控室DMS。将统计分析或查询的结果进行输出,包括打印机输出、文件输出等。文件输出可以根据不同的需要形成不同的文件格式,如文本格式、HTML格式、Microsoft EXCEL格式等;统计图输出:针对各种统计分析结果,除生成相应的报表外,根据需要还可生成相应的曲线图、饼图、直方图等。
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* 中控室WEB。发布系统向用户主要提供了四大方面的数据:各实体动态数据、油井功图数据、日志信息、日报表,及相应的定制打印输出、打印预览功能。
中国石油新疆油田从数字化到智能化对于新疆油田来说,2009 年是向智能化油田迈进的过渡年,但这一大步并非一 蹴而就,而是历经了 15 年积淀、水到渠成的结果。丰沛的矿产资源让地处祖国 西北边陲的新疆维吾尔自治区成为中国最大的石油天然气和石油化工基地。 据中 国石油集团预计,到 2010 年,新疆的油气当量可超过 5000 万吨,到 2020 年可 超过 1 亿吨。远至 1955 年新中国第一个油田——克拉玛依的建立,近至 2008 年 12 月 14 日准噶尔盆地第一个千亿立方米天然气田——克拉美丽气田的确认, 都展现出新疆在我国能源战略中的要塞地位。 新疆地方财政中有 30%都和石油天 然气及石油化工密切相关,克拉玛依更是一座建在油田上的城市,这颗西部明珠 在刚刚过去的 2008 年建市整整 50 周年。 走过弯路的“数字 征程 走过弯路的 数字”征程 数字 在幅员辽阔的新疆维吾尔自治区,共有三大油田:新疆油田(主要集中于准 噶尔盆地)、吐哈油田(吐鲁番与哈密,位于新疆天山山脉以东)、塔里木油田 (位于新疆天山山脉以南)。其中,以克拉玛依油田为核心的新疆油田是我国重 要的石油工业基地。新疆油田从 1993 年就开始大规模组织勘探、开发相关专业 人员,将油田生产的动静态数据整理入库,这是业内闻名的新疆“数字油田”的雏 形。起步之早,在中国的石油石化行业都算是首屈一指。但鲜有人知新疆数字油 田在最初也做过一段“无用功”。 新疆油田公司数据中心总工程师李清辉从建设初 期就参与其中,现在已是数字油田的元老了。他说,新疆油田的信息化建设也是 从小打小闹开始的。 1993 年,借着中石油对全国油气探区和探井开展双普查项目的契机,新疆石 油管理局成立了勘探、开发、经营管理三个项目组,集中力量扩大信息化建设的 规模。李清辉当时在勘探组,和十几个人一起历时两年多开发了油气勘探综合管 理信息系统,到 1995 年系统开发完毕却无法投入使用。原因就是两年之后最初 的需求全都变了,系统已经派不上用场了。这样下去可不行,系统的开发永远滞 后于需求应对,他们发现必须得改变思路。要想在用户需求变化的情况下,系统 还能不过时,就得搭建一个数据平台。
新疆油气田数字化建设的特点:
新疆油田公司是中国西部最大的石油生产企业,隶属于中国石油天然气股份有限公司,主要从事准葛尔盆地及其外围盆地油气资源的勘探开发、集输、销售等业务。是新中国成立后开发建设的第一个大油田,原油产量居中国陆上油田第四位、连续25年保持稳定增长,累计产油2亿多吨。
新疆油田公司的主力油田——克拉玛依油田是新中国成立后发现的第一个大油田。新疆油田分公司的主要勘探开发领域——准噶尔盆地,油气资源十分丰富,石油总资源量为86亿吨,天然气总资源量为2。1万亿立方米,油气资源总量达到103亿吨,为我国陆上油气资源总量超过100亿吨的三大盆地之一,发展潜力巨大,是中国量有希望发现新的大中型油气田的地区。
新疆油田位于我国西北部新疆维吾尔自治区,准葛尔盆地,是我国西部地区是最大的石油生产企业。其前身为1950年成立的中苏石油股份公司,1955年交中方独资经营,后改称新疆石油管理局。1999年7月成立了中国石油新疆油田分公司。 新疆油田是新中国成立后开发建设的第一个大油田,原油产量居中国陆上油田第四位、连续25年保持稳定增长,累计产油2亿多吨。
2001年末,拥有油气输送管道50条,延展总长度2417千米,形成了环绕准噶尔盆地、调节灵活的油气输送管网;拥有原油生产能力1048.4万吨、天然气生产能力19。5亿立方米。原油产量连续12年居中国陆上石油工业第四位,为国家和新疆经济建设做出了巨大贡献,是当前西部大开发原油生产的主力地区。 中国石油新疆油田公司是中国西部最大的石油生产企业,隶属于中国石油天然气股份有限公司,主要从事准噶尔盆地及其外围盆地油气资源的勘探开发、集输、销售等业务。
2002年原油年产突破1000万吨,成为中国西部第一个千万吨大油田。准噶尔盆地油气资源十分丰富,预测石油资源总量为86亿吨,天然气为2.1万亿立方米,目前石油探明率仅为21.4%,天然气探明率不到3.64%,勘探前景广阔,发展潜力巨大。今后一个时期,公司将坚持以科学发展观总揽全局,科学经营油田,实施加快发展战略、科技创新战略和人本战略,力争2010年实现年产油气2000万吨;用5-10年时间,把新疆油田公司建设成为国内一流水平的油气生产企业;到本世纪中叶,油田继续保持生机与活力,把新疆油田建设成为具有创造力、竞争力、生命力的世纪油田。
数字油田计量站建设特点:
计量站是油田的重要组成部分。计量站生产担负着站内各个油井的液、油、气三相计量任务,需要及时、准确地为油田地质部门提供油藏工程资料。然而,目前我国很多油田计量站仍然采用人工计量方式,采注工人三班工作制,劳动强度大,效率低。同时,人工计量是间歇不连续的,计量次数少、时间短,再加上大部分油井间出、原油含水较高,所以计量结果代表性差,不能为油藏工程提供真实可靠的资料。
自动化和管理信息系统为实现计量站生产全面自动化提供了可能。国内外陆续推出了功能完善的远程控制终端(RTU),提高了计量站现场控制的自动化水平;通过无线/有线通信系统,可以将各个计量站RTU与中控室连接起来,构成数据采集和监控(SCADA)系统,在中控室完成生产监控,实现计量站无人值守;而SCADA系统的实时生产数据通过网络传输到管理信息系统(MIS)后,可实现对生产数据的自动分析处理。
油田计量站生产自动化与管理信息系统的应用具有以下重要意义:
将人工计量改为自动连续计量,含水率的人工取样化验改为自动连续检测,能够提供更准确的油藏工程资料。
实现计量站无人值守,减员增效,彻底改变计量站生产作业制度。
在现场生产自动化的基础上,实现中控室信息处理自动化,提高管理水平。
目前,计量站生产自动化在新疆的彩南、石西、莫北等油田,华北油田采油四厂等地已经得到规模化应用,在青海、中原等其它油田也得到了推广。
自动化系统的可靠运行,实现了实时监测油田生产动态,及时发现生产故障、事故隐患和自动完成计量任务,从而使油田现场生产管理制度发生了根本性转变,由昔日旧体制油田常规的以站设班,井站值守步行巡检制,变为井站无人值守故障巡检制;由以调度为中心指挥生产,变为以自动化中心控制室为中心指挥生产。大幅度减少现场工作人员的同时,由于生产资料几乎全部计算机处理,提高了资料处理的质量和速度,减少了资料分析统计人员,极大地提高了劳动效率。
对于新疆油田来说,2009年是向智能化油田迈进的过渡年,但这一大步并非一蹴而就,而是历经了15年积淀、水到渠成的结果。
丰沛的矿产资源让地处祖国西北边陲的新疆维吾尔自治区成为中国最大的石油天然气和石油化工基地。
据中国石油集团预计,到2010年,新疆的油气当量可超过5000万吨,到2020年可超过1亿吨。远至1955年新中国第一个油田——克拉玛依的建立,近至2008年12月14日准噶尔盆地第一个千亿立方米天然气田——克拉美丽气田的确认,都展现出新疆在我国能源战略中的要塞地位。
新疆地方财政中有30%都和石油天然气及石油化工密切相关,克拉玛依更是一座建在油田上的城市,这颗西部明珠在刚刚过去的2008年建市整整50周年。
走过弯路的“数字”征程
在幅员辽阔的新疆维吾尔自治区,共有三大油田:新疆油田(主要集中于准噶尔盆地)、吐哈油田(吐鲁番与哈密,位于新疆天山山脉以东)、塔里木油田(位于新疆天山山脉以南)。其中,以克拉玛依油田为核心的新疆油田是我国重要的石油工业基地。
新疆油田从1993年就开始大规模组织勘探、开发相关专业人员,将油田生产的动静态数据整理入库,这是业内闻名的新疆“数字油田”的雏形。起步之早,在中国的石油石化行业都算是首屈一指。
但鲜有人知新疆数字油田在最初也做过一段“无用功”。新疆油田公司数据中心总工程师李清辉从建设初期就参与其中,现在已是数字油田的元老了。他说,新疆油田的信息化建设也是从小打小闹开始的。
1993年,借着中石油对全国油气探区和探井开展双普查项目的契机,新疆石油管理局成立了勘探、开发、经营管理三个项目组,集中力量扩大信息化建设的规模。李清辉当时在勘探组,和十几个人一起历时两年多开发了油气勘探综合管理信息系统,到1995年系统开发完毕却无法投入使用。原因就是两年之后最初的需求全都变了,系统已经派不上用场了。这样下去可不行,系统的开发永远滞后于需求应对,他们发现必须得改变思路。要想在用户需求变化的情况下,系统还能不过时,就得搭建一个数据平台。于是,从1995年开始,新疆油田转而进行平台设计,这才正式踏上了数字征程。
并不孤立的信息岛
经过新疆油田内部专家,国内数据库专家罗晓沛,清华、中科院、科大和国外厂商甲骨文、微软、IBM的技术专家,以及美国壳牌石油的资深专家的反复论证,这个数据平台得到各方肯定,新疆石油管理局的领导终于下定决心把这条道走到底。
1999年11月,数字油田信息平台的第一个版本在北京正式发布,次年5月就在中石油集团全国范围内的其他油田广泛推广。现在,这套平台已经不断完善升级至6.0版。不论是勘探、开发还是管理,新疆油田的80多套信息系统全都是基于这个基础平台开发的。李清辉说:“逐个搭建系统很容易形成信息孤岛,而我们的系统不是孤岛,是一个个信息岛。因为基于统一的平台、统一的标准,所以很容易就能实现互联互通。”
平台有了,但不可能一下子铺开包容所有系统。在“边建边用、急用先建”的思想指导下,几年下来这80多套系统洋洋洒洒一共开发了16000多项功能,集成工作随即被提上日程。
从2004~2007年这三年间,新疆油田数据中心完成了所有系统的集成,也就是说可以打破系统边界,通过平台不仅能共享数据,也能共享系统的功能。对于集团领导来说,避免了逐个系统登录的麻烦,对专业人员来说,可以根据权限直达与自己相关的系统。数据采集和管理、地理信息系统、业务流程等多种应用都涵盖其中,从高层领导到普通员工,对此无不欢迎。
水到渠成的“智能决策”
2009年是新疆油田“实现管理决策智能化”的主题年。这个智能决策绝非一蹴而就,它是1993年信息化发展到现在,数据量积累和系统发展都足够成熟的结果。
数字油田建设分为全面开展、初步实现和全面实现这三个阶段。1993年起,第一阶段工作的主要内容是将新疆油田从开展油气生产以来的所有数据采集、整理、质检,并录入数据库,为了确保数据的真实准确,光数据整理就做了足足3遍,而且这一做就是7年。直到2000年,大规模数据建设和信息平台的开发才首战告捷。
从2001~2005年的第二阶段,新疆油田提出三步走工程,分别实现档案资料桌面化、业务工作桌面化、新疆油田桌面化。尤其是2005年,新疆油田建立起以准噶尔盆地空间地理为基础的信息应用系统,把入库数据以地理形态进行展示,覆盖了大部分油田业务。
2006年,新疆数字油田进入到全面实现的阶段,这一年,也实现了新数据按标准和管理制度准时、齐全、完整入库的一个突破。但在新疆油田公司科技信息处副处长沈建林看来,这还远不够。
2000年之后开发的新油田都采用自动化生产方式,但没有实现网络连接,只能采用人工现场抄表,回来录入、出报表的“半自动”补充,远未做到实时监控。2008年,这种局面终于被打开,这些生产过程自动化数据都能及时上网管理,对油井、站库、长输管线等都采用自动化设备监控,数据能实时集成到系统中,领导可以随时上网查看、给前方下达命令。
所以,2009年以生产指挥系统为核心的决策智能化,主要是为决策层提供各种关键数据的预警。这些目标从各项指标来看,在2008年已准备就绪。
2009年是向智能化油田过渡的一年。打造智能化油田也是下一个5~10年的主要任务。李清辉说,数字化是以数据为目的,以计算机代替手工劳动,而智能化油田则要利用各种业务模型,包括知识库、专家库等,对生产和决策做出智能辅助,真正地用计算机管理油田。业务模型就是其中的核心所在。
没有围墙的工厂
除了石油产业链上游的勘探开发,新疆油田的业务还包括油气集输。油田被誉为“没有围墙的工厂”,遍布范围辽远广袤。以前,在戈壁和沙漠中间几乎没有任何通信手段,一个勘探队伍几十人、上百人在一口井一待就是两三个月,临时拉根光缆或电话线都不合算。现在则实现了探井数据的远程传输,在前端设有采集设备,通过卫星发回数据,位于后端的地质工程人员及领导都可以在办公室实时监看,随时发现问题。
开发也是一样,彩南油田是中国的第一个自动化油田,当时曾提出“100人管理100万吨”的口号。这是什么概念?以前100万吨的油气田需要1000个人来管理,通过自动化的设备和信息系统,人数被缩减到1/10。现在,由于产量不断增加,后期开发的复杂程度增大,已经实现了200多人管理100万吨的目标。
现在的采油工可能无法想象以前的境况:两三个人或徒步或骑自行车,带着资料本提着小桶去野外巡井,采油工又多为女性,既不安全又不方便。现在有了视频监控系统和自动化仪器仪表,终控室设在石油基地而不是沙漠,通过网络数据传输就能控制和观察各个油井的生产情况。在现场只需要驻扎少量工作人员,发生问题随时开车到现场解决。改“巡”为有目的地解决问题。工作效率也大幅提高,现在,新疆油田一年就能勘探100多口井,开发2000多口井。
“一把手”推进的信息化
提到2008年自己最得意的一个项目,李清辉说,那毫无疑问是地理信息系统从二维到三维的升级。2005年开始的中西部油区航测项目在2008年正式完成,以飞机航拍的方式采集到准噶尔盆地中西部油区5000平方公里的影像数据,将地面起伏、油田景观等都搬上了计算机,任何一个油区的地面状况、外部景观都直观可见。虽然仅仅是对原有地理信息系统的一个完善,但对勘探、开发等生产应用产生了深远的意义。尤其是地质专家、开发工程师、物探工程师在设计、规划时需要精确了解大量的地面状况,比如修路、铺管线、建集输站,怎样修建最经济方便,这些都不用再去现场勘察,足不出户就能设计出多套方案。
新疆油田公司的信息化建设其实也是中国石油行业的信息化进程的缩影。沈建林说,信息化其实不是技术问题,更多的是管理问题和人的思想问题,有些弯路现在看来是绕不过去的,或者看似很美的系统开发了却很难推广应用,这都和人的思路、信息化素质分不开。
新疆油田公司之所以能够在信息化征程中大步向前,归根结底离不开公司领导的重视。最为难得的是,新疆数字油田打造信息平台的思路正是克拉玛依市党委副书记、新疆油田公司总经理陈新发提出的,这也就解释了新疆油田信息化建设前瞻性发展的根本原因。
新疆油田的信息化建设起步于1993年,2001年提出建设数字新疆油田的目标。经过“十五”期间档案资料桌面化、业务工作桌面化和新疆油田桌面化的三步走工程和“十一五”期间数据正常化、系统集成化和生产自动化等主题年工作,于2008年底全面建成了数字新疆油田。
数字新疆油田的建成,使得信息化技术在油气生产、油田研究、经营管理等领域得到了全面应用,为提高油田科研生产效率、促进油田快速发展发挥了积极作用。数字新疆油田建设的经验,主要有以下几个方面:
首先,根据油田发展阶段和应用需求,制定明确的建设目标。数字油田没有统一的定义,需要在工作中逐步探索前进。新疆油田按照自身的实际情况明确定义了数字新疆油田的概念和内涵,以实现油田各领域数字化为目标,动员全体员工为此努力。
其次,坚持以应用需求为导向,明确业务部门和信息部门的职责和分工。项目建设前期以业务部门组织业务需求分析为主,后期由信息部门要按照集中统一的原则进行总体技术把关和协调。建设完成后由信息部门统一管理,业务部门主要负责系统应用推广、数据建设和系统使用权限的控制。
再次,始终把数据建设和数据正常化作为油田信息化建设的核心工作。数据是油田的宝贵资产,是数字化的核心。新疆油田在进行数字油田建设的初期就非常重视数据建设,在收集整理大量历史数据的同时,要求对新产生的数据做到及时、准确、完整和自动地进入数据库,以实现业务数据的正常化管理。制定统一的信息标准,实现勘探开发数据集成与共享。
加之,在技术方面,新疆油田致力于自主知识产权产品的应用。利用统一的数字油田信息应用平台技术产品作为应用系统开发的基础,根据业务需求定制应用系统。这样,既缩短了开发周期,又保证了系统应用的成功率。
最后,在管理方面,强调油田内部各级组织一把手的信息化责任,营造良好的信息化氛围,提高了组织的信息化能动力。着力培养内部技术队伍,长期服务于油田信息化建设工作,有效地保障了数字新疆油田建设的稳定性和持续性。
为满足油田进一步的信息应用需求,新疆油田自2011年开始,又踏上了以实现油田全面感知、自动操控、预测趋势、优化决策为目标的智能新疆油田建设的征程。