硅谷杂志：基于多重控制系统的信息化油田建设 |
| 2012-12-27 17:52 作者：李新军 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网12月27日文】据《硅谷》杂志2012年第19期刊文，信息数字化油田是对真实油田整体及其相关现象的统一性认识与数字化再现，是一个信息化的油田。介绍信息数字化油田的总体框架，以及青海油田采油一厂以多重控制系统为基础，依靠强大的网络支持，建设信息化油田，最终发展成一个集计算机、通讯、网络、监控、数据采集与传输、数据库应用、生产管理为一体的综合自动化系统，而且在信息化过程中，解决很多技术难题，更探索出一条适合青海油田采油一厂的发展道路。
关键词：自动化；信息化；网络
1信息数字化油田含义
信息数字化油田的实质是对真实油田整体及其相关现象的统一性认识与数字化再现[]，是一个信息化的油田。它是在统一的时间坐标与空间框架下，科学、合理地组织各类石油信息，将油田信息资源进行全面、高效、有序的管理与整合。信息数字化油田的任务是在高速企业网的网络环境中，在油田信息数据仓库的基础上，充分利通现代空间分析、数据采集、知识挖掘、虚拟现实、可视化、网络、多媒体和科学计算等技术，为石油勘探、开发、油田工程建设、油田集输、安全生产、决策管理等油田企业生产环节提供新的技术平台和强大工具。
2信息数字化油田总体框架
2.1总体框架
广义信息化油田的结构划分为基础设施层、数据层、专题库层、模型层、应通层、集成层和战略层七个层次[2]。
1）基础设施层：基础设施层是数字油田的最底层，包括计算机系统、网络、电子邮件等公共系统，是数字油田信息化的基础。
2）数据层：数据层的主要内容是各类数据库和非结构化数据体以及组织、管理这些数据的基础平台（数据仓库等）。数据层处于数字油田结构的底部，为数字油田提供数据支持。
3）专题层：专题层主要包括各类专题数据库。专题数据库是指面向不同应用或研究主题而专门抽取的项目数据库或专题数据库。
4）模型层：该层定义油田的地质模型和企业模型。
5）应通层：为解决油田生产、科研、经营管理的实际问题，应通层主要是由油田的石油专业和管理经营两方面的应用系统组成。
6）集成层：在集成层，通过企业信息门户等技术把整个应用层及以下各层的应用系统整合起来，实现完整的数据油田的统一入口。
7）战略层：在战略层，要依靠数字油田建设达到企业再造的目的，战略层是信息数字化油田结构的最高层，是整个数字油田的方向主导者。战略层制定决定数字油田的整体性方案与建设策略。
2.2生产流程
油气田的开发工作是一项系统工程，有以下几个系统：
1）油、气藏，指埋藏在地下几十米至几千米的油气层；
2）生产井、注水井和观察井；
3）集中处理站；
4）存储油库：为外运准备的集输设施（管汇及储管）。
3多重信息数字化油田建设
3.1控制系统解决方案
青海油田采油一厂鉴于不同的控制要求、现场情况，采用了FOXBORO、CS3000、S7-300、北京金石RTU、GECIMPLICITY等自动化系统，实现了全面高效的控制，为信息数字化油田建设提供了完美的解决方案。
3.1.1集输站自动化控制系统
青海油田采油一厂计注四站、联十七站、砂西综一站均采用西门子S7300PLC作为控制系统，利用WINCC作为岗位工人操作所用人机界面，操纵方便，控制灵活，实现了：燃气锅炉远程报警复位，远程点炉，远程停炉，既可以手动控制燃烧器大小火，也可以根据生产需求，工艺要求，在设定启停炉温度，大小火温度后，实现燃烧器自动运行。既降低了工人的劳动强度，又减少了设备故障率，同时还实现了生产场站水罐、油罐液位的准确检测、每个采油区块原油产量的准确计量。
西门子S7-300系列PLC强大的以太网通信功能以及所具有的OPC服务器—客户端功能，在实际生产过程中发挥了巨大效用，充分满足了信息化油田建设的需要。西门子S7-300PLC采用ENTHERNET连接通过OPC服务器-客户端方式将数据传送至采油一厂生产运行科，实现数据通信的过程。
目前S7300PLC控制数据已经通过OPC软件组态，实现了数据的远传与监控，构成青海油田采油一厂综合生产自动化系统。
3.1.2联合处理站自动化控制系统
青海油田采油一厂尕斯联合站作为年处理量百万吨级的处理站采用的控制系统为FOXBORODCS系统与CS3000R3DCS系统。
DCS集散控制系统是一套分层分布式的网络体系结构，采用分级分布式网络体系结构，CPU分布式处理，基于优先级的实时操纵系统作为控制算法处理平台，满足控制的实时性要求。现场控制站完成过程数据采集和实时控制，所有的硬件均实现模块化、智能化。
目前尕斯联合站的水处理区、油处理区、气处理区采用的是FOXBOROI\A7.0DCS系统。I\A系统网络拓扑如图1所示：
图1I\A系统网络拓扑图
目前尕斯联合站的集中供热部分采用的是横河CS3000DCS系统。在实际生产过程中，CS3000DCS系统操纵方便，控制灵活，实现了远程报警复位，远程点炉，远程停炉，既可以手动控制燃烧器大小火，也可以根据生产需求，工艺要求，在设定启停炉温度，大小火温度后，实现燃烧器自动运行。既降低了工人的劳动强度，又减少了设备故障率。上位机利用CS3000R3软件实现画面集中监控，查看变量实时数据和历史数据，设置重要参数报警，实现水套炉液位、温度等重要参数自动化连锁功能，保证安全生产。通过组态编程，该系统生产数据已经与生产运行科现有的OPC软件通过OPC服务器--客户端方式，以WEB发布形式，实现数据的远传与监控，构成青海油田采油一厂综合生产自动化系统。
3.2网络建设
要将数据从十几公里外的生产现场传到花土沟基地，首先要对通信方式进行优选，根据调研，适用于远距离通信的比较成熟的通信方式主要有光纤通信。及时掌握生产数据是信息化油田前提之一，网络是完成数据传输的“高速路”光缆网络建设是一项基础且不可或缺地工程。采油一厂采油作业区网络按三层组网设计本项目的建设已经把联17站、联4站、砂西综一站以及尕斯联合站的生产数据传输到生产运行科的SCADA系统。
4总结
信息化油田的建设，更好的协调管理和发展了油田自动化系统，建立了一个集成已有的生产自动化监控系统和数据采集系统，发展成了一个集计算机、通讯、网络、监控、数据采集与传输、数据库应用、生产管理为一体的综合自动化系统。
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