綜述 油田自動化信息系統建設主要包括油井遠程監控、配電線路自動化系統、輸油管線泄露監測、集輸站庫自動化監控等四個部分，其目的是利用現場監控系統，實現數據源頭自動采集，借助油田現有網絡資源自動加載到廠級實時數據庫，為各級管理部門應用提供開放的數據平臺，使生產和管理人員及時控制和掌握生產動態，從而實現整個生產過程的自動化；并可以對取得的實時數據進行統計、分析、優化，從而為保證生產設備正常運轉、降低生產成本提供重要依據。現在各油田都在建設數字油田，而數字油田能否順利實施的其中的一個重要條件是各生產裝置的數據能實時、準確地進入公司的信息化系統。大慶紫金橋軟件技術有限公司長期從事工業自動化實時數據的研究工作，現在可以為用戶提供從現場監控層到廠級實時數據庫管理全方位的解決方案。下面我們就介紹一下紫金橋軟件在油井遠程監控系統中的應用情況。 全國各地各采油廠已不同程度地進行了油井監控的試點工作，目前參與的廠商數量比較多，水平參差不齊，各個廠家都是在做試點工作，也有個別廠家開始規模推廣。另外這其中也暴露出很多的問題，主要表現在油井現場設備可靠性差，可維護性差，不能承受油井現場惡劣的工作環境（包括高溫、低溫、潮濕和沙塵）。數據開放性不夠，往往是各個廠家互不兼容，軟件數據不能共享，呈現一個個的自動化孤島。 　　 　　系統方案 　　油井遠程監控系統主要是通過對井口參數的實時檢測，采用輪詢-應答的通信方式，將檢測到的油井狀態，通過無線方式傳送給采油廠實時數據庫服務器，并以C／S或B／S模式，使生產管理的各個部門能夠及時掌握油井工作狀態，縮短油井故障處理時間，提高開井時率，增加原油產量，提高工作效率。 　　自動化工程必須按照“統一規劃、統一標準、統一數據庫”的原則建設，系統方案必須整體考慮網絡通訊、系統安全等問題，保證實時數據庫標準開放，使整個系統具有極高的可靠性與實用性。 　　系統設計遵循“實用性、開放性、可靠性、先進性、可擴展性、易維護性”的基本原則，以方便操作、可靠運行為實施根本；方案設計既立足于實際，便于實施，又著眼于未來，為發展留有余地。技術方案普遍采用近幾年發展和改進的新技術、新設備、新系統，其所有硬件和軟件均應經過生產現場考驗，經驗證具有先進性和可靠性。 　　整個油田自動化系統在局域網上根據地域特點在每個采油廠設一個實時數據傳控中心（包括通訊處理機、實時數據庫服務器、中心服務器），上位機采用紫金橋軟件系統，用于集中管理和存放各采油廠所轄區域內生產井、6KV 配電線路、聯合站、輸油管線的現場實時數據，做到實時數據庫開放的原則。 　　整個系統構成如下： 系統實現的功能 根據油井分布的地域特點與無線通訊技術發展的水平，油井遠程監控系統考慮用CDMA/GPRS 或者數傳電臺通訊模式，系統主要由傳感器、井口控制器、CDMA/GPRS （數傳電臺）通訊模塊DTU、采油廠通訊機、實時數據庫服務器、WEB 服務器、監控瀏覽終端等組成，也可以根據廠里面的要求適當合并有些服務器。系統框圖如上面總圖所示。 　　油井工作狀態傳感器和變送器主要有溫度傳感變送器，壓力傳感器和變送器，電流互感器、抽油機載荷傳感器和變送器、位移傳感器和變送器、變壓器一次側電流互感器，它們將油井的工作狀態變換成對應的電壓或電流值送至井口控制器。然后經CDMA/GPRS 網或數傳電臺，接入采油廠通訊機，數據通訊機采用輪詢方式收集井口控制器數據，數據經過分析經處理后，進采油廠監控系統。油田中心服務器接收各廠級監控系統的數據，并對其它系統提供實時數據服務。 　　 　　油井監測數據 　　電泵井 SU 主要進行電壓、電流、油井回壓、井口溫度等參數的測量。抽油機井SU主要進行示功圖、電壓、電流、油井回壓、井口溫度等參數的測量，且保留油井遙控啟停功能。井口控制器具有電機有功功率、無功功率、功率因數、日用電量等參數的計算功能。 　　對電潛泵井停機、電壓過壓、欠壓、電流過流、欠載、井口回壓過高、過低等異常情況檢測報警；對抽油機井停機、電壓過壓、欠壓、電流過流、欠載、井口回壓過高、過低、載荷過低等異常情況檢測報警。線路來電瞬間，也作為異常情況報警。 　　當電潛泵井出現過載停機故障時，將停機前一分鐘內三相電流（Ia、Ib、Ic）與線電壓（如Uab）的數據上傳數據庫，為電泵故障診斷提供分析數據。 　　 　　通訊服務器 　　通訊服務器主要用于與現場設備通訊，處理在通訊過程中遇到的問題，以向系統提供有效的數據。通訊服務器軟件應具備以下基本功能： 　　（1） 增/刪終端，系統可支持多種類型的終端。至少支持以下兩種：抽油機井終端、電泵井終端。 　　（2） 配置終端通訊參數，包括通訊規約及屬性。系統可支持多種通訊規約。支持MODBUS、DNP3.0/UDP/IP等規約。 　　（3） 發送采集指令，并接收從終端發回的數據。 　　（4） 按照終端的配置執行與終端的通訊過程和規約處理，系統根據終端的通訊通道和廠家將終端分組，一個組中的終端應是同一通訊方式同一廠家的產品，一個組最多可容納20 個終端（與通訊的輪詢周期有關）。在循檢時間到來時，通訊服務器根據終端的分組情況，為每個組建立一個通訊線程，由每個現場負責該組中所有終端的通訊。 　　（5） 通道質量監視：對通道的速率、誤碼率等指標進行監測，并隨時做出統計結果。 　　（6）對發生故障的設備采用智能調度策略，在幾乎不犧牲系統采集速度的前提下，當故障設備恢復時，能自動恢復其數據采集。 　　 　　采油廠級監控系統 　　油井生產監測系統由安裝在油井上的監測終端、安裝在采油廠級的通訊和數據服務器、采油隊等用戶使用的監測界面、現場通訊系統和管理通訊系統五個部分組成，系統軟件平臺采用紫金橋組態軟件。系統結構如下圖所示： 油井生產監測系統由通訊子系統、數據處理子系統、報警和事件處理子系統、安全控制子系統、圖形界面軟件和圖形制作子系統組成。 　　通訊子系統主要和通訊服務器通訊，負責接收通訊服務器的數據以及對其下發各類指令。能夠采集各種可以通過通道傳遞到主站的遙測、遙信、電度及其它類型的量測數據。系統定時召喚油井終端數據，召喚周期可按功圖、電流圖和其它量分別以分鐘為單位設置，最小為1 分鐘，最大為255 分鐘。 　　數據處理子系統負責將通訊子系統得到的原始數據按現場采集點的類型進行轉換、判斷是否需要產生報警及數據存儲管理。 　　報警和事件處理子系統負責實現預定的報警效果、對報警和事件進行記錄、存儲。并把報警信息提示給最終用戶，提示相關人員進行處理。系統預定義了多種報警條件，如模擬量可分別設置報警低低限、低限，高限、高高限，當數據越過限值時就生成報警記錄。 　　圖形界面軟件和圖形制作子系統用于生成和顯示用戶圖形界面。通過動態圖形界面實時顯示各類生產信息。主要包括：結合地理位置圖顯示油井信息，如開/關井，電壓、電流、有功、無功等基本運行數據參數；結合地理位置圖顯示與油井相關的電力線路運行信息，如是否停電等；生成各采集參數的時間曲線；顯示示功圖，功圖迭加和并列對比。 　　　　 　　油田中心服務器 　　中心服務器負責數據的存貯和管理，安裝紫金橋實時數據庫。它負責整個油田的油井監控系統的實時數據的存貯和管理。中心服務器包含上位機界面子系統、安全管理子系統、查詢子系統、報警和事件處理子系統、歷史存貯子系統、實時生產報表子系統、WEB服務子系統。油井中心服務器完成以下功能： 　　（1）生成客戶終端畫面：畫面應可以以采油廠地圖做背景，按油井的近似地理位置顯示油井的基本運行狀態，如是否開井、是否有報警等；鼠標移動到油井位置可彈出信息框，顯示油井的基本運行數據，如電流、電壓、回壓、溫度等；鼠標點擊該井轉入詳細的油井信息畫面，提供了顯示示功圖、查詢歷史記錄、進行功圖對比等功能選項。 　　（2） 安全管理：① 系統應能對用戶采用基于組的權限控制方式，對終端采用基于區域的控制方式；② 系統向用戶提供以下權限：系統管理、終端管理、控制、瀏覽，能控制每個用戶對每個終端的訪問權限；③ 系統管理員負責注冊（修改）新用戶，并為用戶分配權限；負責維護系統級參數，包括：生產井缺省輪詢周期、生產井缺省保持日期；④ 一般授權用戶可以添加（修改）其管轄范圍內的終端的配置參數。 　　（3） 通過查詢配電實時數據庫，獲取配電線路的實時數據顯示在地圖背景上，使小隊用戶可以及時掌握油井供電情況，當發生停井時能更好地分析停井原因。 　　（4） 報警管理：接收通訊服務器采集的數據，通過配置庫中配置的變換參數和報警限值設定，將原始數據轉換為工程值，并與報警限值比較，如果需要產生報警，則交給報警和事件處理軟件。 　　（5） 歷史數據存儲：可對每個采集點配置歷史存儲周期，歷史存儲方式可以在以下兩種方式中選擇：變化保存、定時保存。并和關系數據庫通訊，把生產數據傳入到關系數據庫中，為上層更深層次的數據開發提供基礎數據平臺。 　　（6）實時生產報表子系統：紫金橋軟件提供了功能十分強大的報表系統，能生成各類報表：如班報、日報、月報等統計報表。 　　（7） Web服務系統：通過WEB服務器，授權用戶不需要安裝任何其它軟件，通過操作系統所帶的IE瀏覽器即可訪問生產數據。 　　 　　通過紫金橋軟件把各個分散的油井在油田統一的監控系統平臺上管理起來，并且與油田其它上位管理系統有機集成，為數字油田的建設提供準確、實時的生產數據，為油田的信息化打下堅實的基礎。