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多串口通信聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在石油工業(yè)采油自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用前景

時(shí)間:2008-09-10 10:20:00來(lái)源:fenghy

導(dǎo)語(yǔ):?SCADA監(jiān)控系統(tǒng)是淺海油田自動(dòng)化系統(tǒng)的核心。
一、結(jié)合油田實(shí)際的生產(chǎn)需要,采油自動(dòng)化的主要應(yīng)用如下: 1.1地面生產(chǎn)管理中的主要應(yīng)用: (1)抽油系統(tǒng)的監(jiān)控與管理 如:抽油機(jī)、井場(chǎng)資料的錄?。皇竟D連續(xù)采集和診斷。 (2)計(jì)量站和集中處理站的正常安全監(jiān)控。 1.2在地質(zhì)管理中的應(yīng)用 (1)利用準(zhǔn)確、豐富的油、氣、水計(jì)量資料進(jìn)行日常動(dòng)態(tài)分析, (2)依據(jù)流壓變化情況確定工作制度的合理性 (3)根據(jù)油井產(chǎn)量、流壓、含水變化,指導(dǎo)相關(guān)注水井合理注水。 1.3油藏工程方面的應(yīng)用 抽油井實(shí)時(shí)油層中部壓力監(jiān)測(cè),可有效地獲取大量油藏信息。 二、海上自動(dòng)化系統(tǒng)簡(jiǎn)介 海上淺海油田,采油自動(dòng)化是保證可靠運(yùn)行的必要手段。 2.1實(shí)施海上自動(dòng)化工程的必要性 淺海油田位于渤海灣的淺海、極淺海海域,海域水深10m左右,該油區(qū)自然環(huán)境和氣候條件惡劣, 春冬季多風(fēng)浪,最大風(fēng)速33m/s,氣候潮濕,冬季有30-40cm厚的海冰。 由于海上環(huán)境惡劣,簡(jiǎn)易采油平臺(tái)設(shè)計(jì)空間有限,這就要求衛(wèi)星平臺(tái)管理為無(wú)人值守。 2.2自動(dòng)化系統(tǒng)簡(jiǎn)介及管理模式 SCADA監(jiān)控系統(tǒng)是淺海油田自動(dòng)化系統(tǒng)的核心。系統(tǒng)包括: 軟件監(jiān)控系統(tǒng); 硬件主要是陸地中心站和海上中心平臺(tái)站的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)以及各衛(wèi)星平臺(tái)的可編程控制器組成的遠(yuǎn)程終端RTU。 管理模式采用三級(jí)管理:參見附圖
第一級(jí): 陸地中心站。在陸地控制中心可以監(jiān)視及控制整個(gè)淺海油田的生產(chǎn)狀態(tài),處理油田生產(chǎn)信息,打印油田生產(chǎn)報(bào)表,為動(dòng)態(tài)分析、數(shù)值模擬及油藏描述提供數(shù)據(jù)。 第二級(jí): 中心平臺(tái)站。 設(shè)在中心一號(hào)及中心二號(hào)平臺(tái)。中心平臺(tái)控制中心可以監(jiān)控中心平臺(tái)站及周圍所屬衛(wèi)星平臺(tái)站的生產(chǎn)運(yùn)行情況,并通過擴(kuò)頻微波向陸地中心站傳送數(shù)據(jù)。 第三級(jí): 衛(wèi)星平臺(tái)站。 每個(gè)采油平臺(tái)設(shè)置一個(gè)衛(wèi)星平臺(tái)站。衛(wèi)星平臺(tái)站由遠(yuǎn)程終端(RTU)完成采油平臺(tái)數(shù)據(jù)采集處理判斷,并通過450M無(wú)線信道發(fā)往中心平臺(tái)站,同時(shí)接收中心平臺(tái)站發(fā)來(lái)的控制命令,實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星平臺(tái)的遙測(cè)遙控。 2.3自動(dòng)化在海上采油工程中的應(yīng)用  ?。?) 機(jī)采井監(jiān)控;  ?。?) 原油升溫設(shè)備測(cè)控;   (3) 自動(dòng)選井計(jì)量;   (4) 平臺(tái)進(jìn)線電流電壓檢測(cè);   (5) 安全系統(tǒng)監(jiān)控;  ?。?) 井下壓力計(jì)參數(shù)檢測(cè);  ?。?) 采油平臺(tái)入海管緊急關(guān)斷;   (8) 海水凈化、 注水設(shè)備、單井注水量的監(jiān)控。 三、工業(yè)自動(dòng)化的理想方案—串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)解決方案 近幾年來(lái), 以太網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已逐漸在自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)內(nèi)被廣泛的采用,取代傳統(tǒng)的串口通信而成為自動(dòng)化系統(tǒng)通信的主流。 在這種趨勢(shì)下,以 TCP/IP 和以太網(wǎng)為代表,成熟度較高的開放式網(wǎng)絡(luò)技術(shù),正逐漸地被應(yīng)用在各個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)中。為石油工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的改造和提高提供了廣闊前景。 3.1石油信息網(wǎng)建設(shè)已初具規(guī)模 我國(guó)大型石油企業(yè)包括:十幾個(gè)石油管理局、管道局、物探局。信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初具規(guī)模,已建PDH、SDH數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)4.5萬(wàn)波道公里,光纜5萬(wàn)芯公里。交換機(jī)容量112萬(wàn)門、移動(dòng)通信2萬(wàn)戶。衛(wèi)星系統(tǒng)站點(diǎn)200個(gè)站,體制分別為:?jiǎn)温穯屋d波(SCPC)、時(shí)分多址(TDMA),以話音和384K、2Mb圖象傳輸為主。構(gòu)成計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)(廣域網(wǎng)、局域網(wǎng))聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通道。石油股份公司二期信息網(wǎng)絡(luò)改造工程中,集團(tuán)公司至通信公司光纖開通622Mb/s,通信公司至各油田開通2-8 Mb/s構(gòu)成廣域網(wǎng)絡(luò)傳輸骨架,全國(guó)石油站點(diǎn)60個(gè)。這是石油工業(yè)實(shí)現(xiàn)采油自動(dòng)化、生產(chǎn)管理現(xiàn)代化的最大資本。為適應(yīng)油氣田勘探、開發(fā)、生產(chǎn)和管理的需要,每個(gè)油田的信息網(wǎng)絡(luò)骨干網(wǎng),均采用千兆以太網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),大部分千兆三層交換機(jī)選擇Accelar8600,千兆端口數(shù)量可達(dá)64個(gè),對(duì)外與CERNET和INTERNET互連,其高性能、高可靠性符合油田互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)要求。 在我國(guó)西部開發(fā)中,管道局先后建設(shè)陜京線、蘭州至成都、山東臨邑至南京等數(shù)條輸油管道及信息網(wǎng)絡(luò)工程、管道局綜合數(shù)據(jù)庫(kù)工程。西氣東輸管道干線(輪南—上海),全長(zhǎng)4000公里,規(guī)模巨大、投資巨大,系統(tǒng)包括:首末站各一座,中間壓氣站、分輸站和分輸清管站數(shù)十座,具有遠(yuǎn)控的截?cái)嚅y室和陰極保護(hù)站數(shù)百座。由于西氣東輸管線跨越的地域廣,地形復(fù)雜,途中穿越無(wú)人的荒漠和戈壁灘,人煙稀少的祁連山區(qū)、呂梁山區(qū)和太行山區(qū),因此,首末站、壓氣站和分輸站為有人值守站場(chǎng)。其余均為無(wú)人職守站。自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸工程一般選擇光纖或衛(wèi)星通信方式。 3.2衛(wèi)星TCP/IP數(shù)據(jù)傳輸技術(shù) 石油企業(yè)建設(shè)了兩個(gè)我國(guó)最大的衛(wèi)星SCPC及DTMA/VAST系統(tǒng)。衛(wèi)星通信具有覆蓋面大,傳輸距離遠(yuǎn),不受地理?xiàng)l件限制等優(yōu)點(diǎn),利用衛(wèi)星通信的寬帶IP數(shù)據(jù)系統(tǒng)將有很大的發(fā)展前景 1. IP over衛(wèi)星 這里的衛(wèi)星主要指現(xiàn)階段的C或Ku波段靜止軌道衛(wèi)星,可用于作為地面網(wǎng)中繼的大型關(guān)口站,或VAST衛(wèi)星通訊網(wǎng)。這種方式主要采用協(xié)議網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。整個(gè)過程中,協(xié)議網(wǎng)關(guān)將端到端的TCP連接分成三個(gè)獨(dú)立部分:一是客戶機(jī)與網(wǎng)關(guān)的遠(yuǎn)程TCP連接;二是兩個(gè)網(wǎng)關(guān)間的衛(wèi)星協(xié)議連接;三是服務(wù)器方網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器間的TCP連接。 這一結(jié)構(gòu)采取分解端到瑞連接的方式,既保持了對(duì)最終用戶的全部透明,又改進(jìn)了性能。 IP over 衛(wèi)星 ATM 為了滿足多媒體通信業(yè)務(wù)的需求,許多寬帶衛(wèi)星計(jì)劃正在快速發(fā)展中,采用Ka波段、星上處理和ATM技術(shù)是其主要特點(diǎn)。IP over衛(wèi)星 ATM使寬帶衛(wèi)星能夠無(wú)縫傳輸Internet業(yè)務(wù),因而這種方式的衛(wèi)星IP網(wǎng)將更好地滿足未來(lái)人們對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆? 衛(wèi)星TCP/IP傳輸研究的主要問題有QOS和協(xié)議帶寬效率等方面。 3.3 工業(yè)自動(dòng)化的理想方案—串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)解決方案 (1)以太網(wǎng)絡(luò)下獨(dú)立操作的串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器 NPort Server 產(chǎn)品, 能夠讓眾多的串口設(shè)備連接上網(wǎng)絡(luò),是專為串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)設(shè)計(jì)連接的橋梁,將成為一種規(guī)范.其特點(diǎn)如下: 無(wú)需更改您的應(yīng)用程序即可讓您串口設(shè)備立即聯(lián)網(wǎng);可帶電熱插拔;系統(tǒng)擴(kuò)充容易;安裝快捷,管理、維護(hù)方便 。 (2)遠(yuǎn)程控制臺(tái)管理 具有集中式控制臺(tái)管理;無(wú)人設(shè)備的遠(yuǎn)程開/關(guān)機(jī);遠(yuǎn)程電源管理;遠(yuǎn)程路由設(shè)置;遠(yuǎn)程撥入訪問;串口編程、調(diào)試;雙機(jī)冗余數(shù)據(jù)擷取系統(tǒng)等全方位IT管理。 四、油田自動(dòng)化發(fā)展的回顧與思考 陸地油田大多屬于溫?zé)釒Ц珊禋夂騾^(qū),其特點(diǎn)是夏季酷熱,冬季嚴(yán)寒,全年雨量少,晝夜溫差大,多大風(fēng)和風(fēng)沙,干熱風(fēng)危害嚴(yán)重。工作條件艱苦。灘海油田遠(yuǎn)離陸地、環(huán)境惡劣,采油平臺(tái)空間有限、要求工作人員越少越好,直至無(wú)人值守,為了確保采油平臺(tái)安全生產(chǎn),必須采用先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、可靠的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。 以往油田自動(dòng)化系統(tǒng),實(shí)施方案中要求數(shù)據(jù)采集點(diǎn)、遙控點(diǎn)規(guī)模龐大,功能過細(xì),造成投資過大,較大投資用在數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)及專線基礎(chǔ)建設(shè)上,造成重復(fù)建設(shè),總體經(jīng)濟(jì)效益下降??偨Y(jié)了十多年搞自動(dòng)化的經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn),提出采油自動(dòng)化建設(shè)的基本思路為: 1、 自動(dòng)化技術(shù)方案應(yīng)廣泛的采用以 TCP/IP 和以太網(wǎng)為代表的成熟度較高的開放式網(wǎng)絡(luò)技術(shù),這不僅提高了系統(tǒng)可靠性,又節(jié)省了投資 2、 降低成本,有可能的效益,或提高了油田的綜合經(jīng)濟(jì)效益 3、 發(fā)揮生產(chǎn)單位積極性很重要,自動(dòng)化技術(shù)方案應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)工藝,因地制宜,力求簡(jiǎn)化。 4、技術(shù)培訓(xùn)先行,項(xiàng)目完成,維護(hù)人員也培養(yǎng)出來(lái)了,生產(chǎn)值班人員要認(rèn)真減下來(lái), 5、 就目前的工藝流程,對(duì)測(cè)控參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化,使測(cè)控點(diǎn)和控制點(diǎn)達(dá)到最優(yōu)化。也就是說,測(cè)控系統(tǒng)的采集點(diǎn)和控制點(diǎn)越少越好 6、 一次儀表選型上應(yīng)按無(wú)人值守標(biāo)準(zhǔn)要求??煽啃苑旁诘谝晃?。   

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