智能化油田

2024-12-04

智能化油田（精选8篇）

智能化油田篇1

一、引言

在油田管理智能化过程中经常出现同一件事、同一规范的工作流程由不同的员工去完成,结果却大相径庭;专家神龙见首不见尾难以寻找,经验得不到传承;新员工进入角色慢;员工越来越缺乏工作激情等现象。分析原因不难发现,在注重流程、制度规范的同时,却忽略对油田的员工及其知识的智能管理。

二、理念

随着知识经济时代的到来,社会进步正在不断加速,传统的办公自动化系统(OA)已经不能完全满足油田日益增长的需求,迫切需要一个可以实现内外资源整合的高效IT工作平台,从而提升油田管理水平。具体表现在:

1、需要一个高效的协同管理工作平台

能够将油田管理中的业务活动和管理活动中产生的信息在油田、部门、个人之间进行及时高效、有序可控、全程共享的沟通和处理。

2、需要融入知识管理思想,建设知识资产管理平台

过去在油田的信息化建设过程往往重视人、财、物这些有形的物质资产管理,忽视了知识资产的管理,需要借助知识管理机制和工具,提升协同工作平台的功效,实现对油田内外的知识进行有效的获取、沉淀、共享、应用、学习和创新,从而提高员工的素质和技能、执行力。

3、需要一个个性化的系统访问门户

传统的OA功能比较单一,员工容易使用,随着功能的不断扩展,员工对功能的需求也不尽相同,这就要求系统必须具有人性化设计,能够根据不同员工的需要进行功能组合,将合适的功能放在合适的位置给合适的员工访问。

三、应用系统架构及实现

当今油田信息管理系统的主流技术主要有IBM Domino、SUN JAVA、Microsoft.net三大体系,Domino以电子邮件、协同、非结构文档处理、安全机制见长,JAVA以开放标准正引领技术方向,.net以简单、灵活、易用、低成本也广受青睐。

系统由数据源层、基础构件层、支撑平台服务层、油田服务总线和应用系统层组成,其中:

1、数据源层负责保存文档等非结构化数据、业务等结构化数据和系统相关数据;

2、基础构件层负责数据的处理,并以统一的JAVA组件方式提供服务调用;

3、支撑平台服务层实现原子业务功能、流程引擎、系统安全管理等支撑服务;

4、油田服务总线保证服务的正常调用及信息的交换;

5、应用系统层实现各业务功能,并以统一的门户形式展现。

应用以上构架可以帮助油田实现信息、知识的共享、增强员工协同工作的能力,构建各种有效的IT支持平台,包括:

(1)行政办公平台:通过中石油的公文系统中的流程实现办公事务的自动化处理。通过公文流转改变了油田传统纸质公文办公模式,油田内外部的收发文、呈批件、文件审批、会议通知等均采用拟稿、审核、会签、签发、等电子化流转方式,真正实现无纸化办公。

(2)协同工作平台:通过实时通信、在线感知、团队协同等,将油田的传统垂直化油田模式转化为基于项目或任务的“扁平式管理”矩阵模式,使普通员工与管理层之间的距离缩小,提高油田工作人员协作能力,最大限度地释放人的创造力。

(3)信息发布平台:为油田的信息发布、交流提供一个有效的场所,使油田的规章制度、新闻简报、技术交流、公告事项及时传播,使油田员工能及时感知油田发展动态。

(4)知识管理平台:实现知识的沉淀、共享、学习、应用和创新,整个油田能够积累基于战略的核心知识资产,为高层管理提供决策支持和信息情报;业务部门能够结合流程开发出各种方法论和模板,通过基于业务的知识流按图索骥,提升执行力;员工能够根据自己的岗位随时随地使用自己或他人日常工作的积累,对工作做出指导与帮助、提升工作的绩效。

(5)项目协作平台:通过为项目团队提供一个全方位的沟通、协作平台,提高多项目组的工作效率和质量,使项目成员可以在灵活的时间、地点对他人或事务的需求做出即时的响应。实现团队的通信、共享、管理和制订各种项目文档或日程安排,使项目或临时任务中交流想法、共享信息、协同完成任务变得更轻松。

(6)应用整合平台:利用门户技术实现对油田现有各类应用系统的集成,实现用户的一次登录统一访问,各类应用系统界面的统一展现,并实现各应用系统的数据集成、流程集成。

四、知识管理应用特点

1、开放的应用开发平台

随着油田业务的快速发展、信息化的不断深入,新需求越来越多,需求变更越来越频繁,仅仅通过灵活的功能配置(如表单自定义、流程配置等)仍然难以满足业务的需要,而通过定制开发则会产生开发周期长、成本高等一系列问题。

基于对油田业务需求的理解,设计开发出一套功能强大的应用开发平台,为油田需求提供快速开发的应用环境,使油田员工可以轻松应对不断变化的业务需求。

2、可伸缩的应用部署模式

油田在不同的业务及IT发展阶段对油田门户应用的部署有着不同的要求,通常在发展建设之初往往采用集中部署的方式,而随着业务的发展特别是集团型油田规模大、地域广,则需要灵活地进行分布式部署,同时要求能够有效地保护原有的投资。

3、知识中心

知识中心是油田电子文档的主要存放地,通过系统提供的多级分类功能,管理和沉淀知识资源,为油田的每个人和每份文档提供了从撰写、审阅、批准、发布、存档的完整的生命周期管理;通过文档重用提高业务流程效率,并降低运营成本;通过协作式文档管理来实现团队更加有效地工作;通过对所有文档的共享、并发的访问来让团队在不同时间和地方之间更加有效地工作;提供文档的权限控制,使授权用户可以查阅相关文档。

建立油田规模的文档管理机制,将目前主要由员工个人维护管理的文档,集中在部门、公司一级进行管理,在这个基础上实现文档在油田范围内的共享和传递。“层次化”管理各种文档,如参考档案管理的模型和思路,将各种文档分门别类进行层次化的目录管理,以及使用关键字或全文索引,方便员工检索和查阅文档。实现对文档处理周期的管理,包括文档的撰写、审阅、批准、发布、存档等各个环节。对文档进行版本控制,保证员工所访问的是最新和有效的文档。实现文档处理过程的工作流自动化,如自动发送审批请求、自动催办等。

更有效地进行安全性控制,在加强制定和实施油田档案保密制度的同时,也同时以信息技术的手段对各种文档实行分层次、分级别的权限管理,通过系统日志等手段对重要文档的使用情况进行监督管理。

五、实际应用

目前已经初步实现以门户为统一展现方式,以开放的应用开发平台为应用支撑,通过油田门户、知识管理工具、协同办公系统、业务流程管理系统、IT管控系统及其组合应用来满足不同客户的业务需求。实例如下:

1、门户展示的形式是以频道的方式,通常一个频道展示一种内容。目前共开发了五十多个频道。系统管理员可以根据角色把不同频道分配给用户。用户也可以在自己的权限范围内定制频道显示的方式。

2、统一认证平台共集成了14个应用系统。

六、结束语

目前市场竞争日趋激烈,要求油田快速决策的能力越来越强,如何快速处理和利用各业务系统中的大量信息资源显得越发重要。知识管理系统平台的初步建设将充分利用油田业务系统产生的大量宝贵的数据资源,构建油田决策分析支撑平台,通过对大量信息的智能化加工、处理,为油田决策管理者提供及时、准确、科学的辅助决策依据。

摘要：本文介绍了知识管理在大庆智能油田建设中的具体应用实例及应用系统架构和实现,并对实际应用情况进行说明。

关键词：智能油田,知识管理,知识共享,信息化

参考文献

[1]弗朗西斯.赫瑞比.管理知识员工[M].北京:机械工业出版社,2000.156.

[2]林东清.知识管理理论与实务.电子工业出版社2005-07

[3]赵海涛译的《知识管理:原理及最佳实践》(第2版)清华大学出版社2004年10月.

智能化油田篇2

1、概述

油田涉及各种设备和系统，油井数量多且分布范围由几十至上百平方公里，分布比较零散，目前大多采用人工巡井方式，由人工每日定时检查各设备运行情况并记录各相关数据。这种方式必然增加工人劳动强度，并且影响了设备监控与采油数据的实时性和准确性。并且当抽油机、电泵、油压、油温等出现异常时不能及时发现，得不到有效监控、防患和控制。为此，油田急需建设一套基于物联网的油田智能信息监控系统。以实现智能的监测和控制油田的油井、计量站、联合站、油品集输、油罐、天燃气站等各种重要设施和油田安全生产场所，监测、采集和汇集生产各环节的数据，并进行相应的分析、定位、处理和控制。

该系统采用以ZigBee为无线通信技术和传感器技术组建无线传感器通信网络，并运用计算机技术、自动控制技术、嵌入式开发技术、现代通信技术、组态技术、音视频监控技术、GIS、GPS以及现代软件工程理论和软件编程方法等技术来解决行业信息化中生产信息的智能监测与控制，还可应用于各相关行业的各种信息化监测与控制领域。

2、应用背景

随着世界科技和经济的高速发展，人们对生产现场各种资源信息的获取和控制倾向于自动化、智能化，特别是具有危险性、人力不方便触及、数量巨大的设备参数控制等方面。例如：人们对石油的需求日益增大，石油资源又是一种不可再生的天然资源，加之油田企业各岗位原则上不增编的用人机制，在此种条件下如何确保油田企业安全、高效稳产是油田企业所面临的严峻现实。油田采油通常由油井、计量站、中转站、联合站、原油外输系统、油罐、天燃气罐以及油田的其它设施组成，整个采油厂、矿、站各种生产设施的工作状态及其产品（如水、油、气等）的相应数据（如温度、压力、流量等）就直接关系到油田生产的稳定及安全，而这些重要数据目前大多由人工方式每日定时检查设备运行情况并测量、统计相关各生产数据，这种客观条件必然使工人劳动强度加重，并且影响了设备监控与生产数据的实时性，甚至准确性，同时存在疏漏、笔误和作假等隐患。目前，我国一些油田企业也采取一些通过诸如RS485总线形式的局域有线网、便携式采集设备的方式或以GSM短信息的方式达到对油井部分生产数据监测和统计智能监控/专业服务

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之目的，一定程度上解决了上述问题，但这些技术有较大的局限性。首先，油田各采油厂、矿、站需要监测的设备量较大，并相对分散，有线组网方式布线困难，灵活性差，建设成本高，而且出现网络故障时，短时间内很难定位和排除故障点；其次，油田各采油厂、矿、站内通常都有大功率的电机、泵机甚至变电站，这些设备工作时所产生的干扰可直接侵入网络而导致有线网络瘫痪，严重时周边设备都不能正常工作；第三，有线网络对油田各设备的检修产生一定程度的障碍，一旦维修人员维修时不小心可能导致有线网络的物理连接失效，使有线网络不能正常工作。至于便携式采集设备，其只能解决部分生产设备或数据的采集和监测问题，而且由于其采集时需要人工安装到相应生产设备上，将相应数据采集到便携式设备中，需要经常拆装，其与生产设备的接口部分磨损严重，常出现接触不良或无法连接的问题，并且将采集来的生产数据需要人工方式再上传至生产监测分析系统，仍然存在数据的实时性差和便携式设备丢失等问题；采用短消息的方式也存在上述问题，即基于（GSM）的短消息（SMS）或无线分组网（GPRS）通信方式实现了仅是对油井设备的监控，虽然解决了油田井口一些设备的监控问题，但仍然存在短消息滞后、丢失、GPRS掉线等通信受阻问题，其通信设备相对于ZigBee模块成本高、还需长期缴纳信息服务费，该系统的实时性、可靠性和控制的安全性差。

传感器技术是一种自动检测技术，被广泛应用于工业自动检测领域；ZigBee（802.15.4协议）技术是一种新一代的短距离双向无线通信技术，具有低成本（免执照频段、免专利协议）、低功耗（省电）、网络容量大、安全性高、抗干扰力强、网络自愈力强的特点，二者融合并辅以相应控制器可克服以上组网方式或系统的局限性，彻底实现油田信息的智能化监测和控制。

3、系统建设目的

本系统是以克服上述缺失和局限性为基础，结合并推广了现有油田生产设备监控管理系统应用的设计思路，将油田的采油厂、矿、站中的计量站、中转站、联合站、原油外输系统、油罐、天燃气罐以及油田的其它设施的生产工况、工作状态等监测数据或信息，利用传感器技术和ZigBee技术构建无线传感器网络，并实时、安全、低成本地将监测和控制信息通过本地监控中心的油田信息监控管理系统软件接入油田企业现有的各级网络中，实现对油田企业各相关生产设备、生智能监控/专业服务

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产数据、安全指标等信息的监测、定位、分析处理、显示、警示和控制。

4、系统实施原理

本系统采用基于ZigBee通信与传感器组网的行业信息监控系统及其监控方法。以无线ZigBee技术为实现方式之一，其中基于ZigBee与传感器组网的油田信息监控系统包括如下单元：

监控对象N：指油田的各采油厂、矿、站生产中所关注的各种生产设备、生产状态、生产参数等信息，监控对象的编号N（以下同）可以取1，2，3，……，n（n<65000以下同）的整数。如各管线（水、气、油）的压力、温度、流速流量等；电机的工作电压、电流和功率等。

传感器模块N：对应于被监控对象从1——n整数编号，用于检测和识别被监控对象的状态，并将识别到的各信息转换为可识别的电信号（称数据信息）；

执行器模块N：对应于被监控对象从1——n整数编号，用于执行ZigBee终端节点模块发来的控制指令，对被监控对象的状态施加影响，使被监控对象的状态保持在系统预设的正常状态下；

ZigBee终端节点模块N：用于将传感器模块传来的数据信息发送给ZigBee路由节点模块（X或Y），并接收来自ZigBee路由节点模块（X或Y），经串行接口发给执行器模块, 同一网段的ZigBee路由节点模块的编号X和Y可分别是1，2，3，……，n的整数，n通常小于65000；

ZigBee路由节点模块（X或Y）：用于将来ZigBee终端节点模块或邻近ZigBee路由节点模块的数据信息发送给就近的ZigBee路由节点模块或ZigBee协调器节点模块，并将来自ZigBee协调器节点模块或ZigBee路由节点模块的控制信息发送给ZigBee路由节点模块或ZigBee终端节点模块；

ZigBee协调器节点模块：用于将来自ZigBee路由节点模块的数据信息通过串行接口或以太网接口传至本地监控中心，并将本地监控中心发出的控制信息发送给ZigBee路由节点模块；

本地监控中心：与ZigBee协调器节点模块直接相连接点监控服务器或服务器群所构成的局域网络称本地监控中心，其通过监控服务器或服务器群内的监控系统软件，处理和分析ZigBee协调器节点模块发来的油田生产信息，将相应的控制信息再下达给ZigBee协调器节点模块，运用组态技术、自动控制技术以及中间件智能监控/专业服务

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技术实现系统融合并直观地实时在大屏幕上显示和配以声光警示，必要时，将必要的相关信息通报异地或上级监控中心；

异地监控中心：油田网络信息系统中，除本地监控中心以外的其他网络均称异地监控中心，必要时其可通过油田现有的光纤网络，与本地监控中心联网，实现油田各生产信息的共享和交互。

传感器模块与ZigBee终端节点模块可组成一体或分体来监测，通过串行接口连接对被监控对象进行监测，按需将多个ZigBee终端节点模块、多个ZigBee路由节点模块和ZigBee协调器节点模块组成星形网、树形网、网状网以及它们间的组合网络，构建无线传感器网络的；以本地监控中心为组网参考点，由就近的协调器节点模块通过串口或以太网接口与本地监控中心的油田信息监控系统服务器或服务器群相连，通过监控系统软件（含数据库）对油田信息进行监测、定位和监控，遇突发事件时立即定位事件点并警示，对警示若无人工处置，则系统在一定时限内适时自动启动本地相应应急预案对事件进行处置；重大突发事件自动上报上级监控中心并根据事件优先级启动相应预案；本地监控中心通过已有的网络与异地监控中心相连，必要时与上级油田信息系统监控中心进行信息交互，重大突发事件可启动上级应急预案数据库中的相应应急预案，形成油田信息点、线、面相结合的智能化立体监控体系。

5、系统实施方法

该系统涉及基于ZigBee的水、气和油相关的温度、压力、流量等各类传感器，为表述表述方便将其定义为监控对象，具体实施方法如图1系统组成结构示意图。

监控对象1：指油田的各采油厂、矿、站等油田生产所关心的包括但不限于诸如油井、计量站、中转站、联合站、原油外输系统、油罐、天燃气罐以及油田的其它设施。具体例如各种生产设施的工作状态及其产品（如水、油、气等）的相应数据（如温度、压力、流量、流速等）；各电机的工作电压、电流和功率、温度等；各种重点安全设备或设施的安全警戒等；

传感器模块2：安装于监控对象1上，用于检测和识别被监控对象1的状态，并将识别到的各信息转换为数据信息；

ZigBee终端节点模块4：通过数据总线或RS232串口接收传感器模块2监测到的数据信息，将收到的数据信息发送给ZigBee路由节点模块5或ZigBee路由节点智能监控/专业服务

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模块6，并接收来自ZigBee路由节点模块5或ZigBee路由节点模块6的控制信息，同时将该控制信息发送给执行器模块3，通过执行器模块3对被监控对象1施加影响，使被监控对象1的各状态保持在系统预设的正常状态下；

ZigBee路由节点模块5和ZigBee路由节点模块6：分别接收来自ZigBee终端节点模块4发来的数据信息并转发给ZigBee协调器节点模块7，同时接收ZigBee协调器节点模块7发出的控制信息并转发给ZigBee终端节点模块4；

ZigBee协调器节点模块7：接收ZigBee路由节点模块5或ZigBee路由节点模块6发来的数据信息，通过串口或以太网接口将该数据信息发送给本地监控中心8的工控机或服务器或服务器群，同时将监控中心发出的控制信息发送给ZigBee路由节点模块5或ZigBee路由节点模块6；

本地监控中心8：由至少1台工控机或服务器或服务器群以及其他设备搭建的局域网络，其通过串口或以太网口与ZigBee协调器节点模块7相连，接收来自ZigBee协调器节点模块7的数据信息，进入系统监控软件数据库进行数据监测、分析、处理和定位，并将处置的结果以控制信息的方式发出给协调器节点模块7；

异地监控中心9：油田网络信息系统中，除本地监控中心8以外的其他网络均称异地监控中心9，其通过油田现有的光纤网络，与本地监控中心8联网，实现油田各生产信息的共享和交互。所有ZigBee模块中由 CC2431芯片及其外围电路构成，用汇编和C语言编程实现各模块的功能。在实际应用中，为实现油田各相关信息的共享，将搭建的无线传感器网络与油田现有的信息网络相连，通过各监控中心B/S架构、C/S架构或二架构相结合的系统监控软件，用逐级授权的方式安全实现油田信息的实时共享和交互，系统总体通信网络结构拓扑示意图见图2，部分油田报表实例间附表1。

需明确的是ZigBee模块无线通信的有效通信半径是100米左右，在实施中的经验是ZigBee各模块间的最远布设距离应小于45米，在实际复杂的工业环境中一旦相邻的一个ZigBee模块失效，则相隔此失效模块的两个ZigBee模块仍能通过自动搜寻而进行通信，从而实现网络的自愈和自恢复，确保了系统的稳定性和可靠性。

监控中心平台软件的具体实施方式是运用组态技术、计算机自控技术、GIS技术、GPS技术、三维浏览技术、中间件技术，以当前主流的B/S和C/S相结合的智能监控/专业服务

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混合架构实现，集信息采集、监视、监测、控制、指挥（调度）为一体的软件平台。

6、结束语

通过各种传感器技术实现对油田工业生产各重要设备或环节的监测与感知，结合ZigBee技术组建无线通信网络，建立物联网感知体系，利用本地和异地监控中心的油田生产信息监控系统软件，实现对油田各生产信息的实时、自动监测与控制。具有低成本（ZigBee免执照频段且免专利协议）、工作时间长（两节5号电池能工作6——24个月）、安全性高、抗干扰力强、组网灵活（拆装方便）、网络容量大、网络自愈力强的特点，并通过监控中心管理系统软件，本系统可有效降低油田工人的劳动强度，彻底解决了人工巡检方式、短消息方式以及其他方式采集和监控油田生产数据的不足和局限性。本系统的监控方法可最大限度地利用油田现有的系统或网络，变革油田信息系统原有分散、独立的集合式监管为以各级监控中心为核心的集成式监管，真正做到油田信息的智能化、实时化、网络化、系统化，特别是对重大突发事件的实时分析、决策和解决发挥不可替代的作用。本系统还可应用于市政、军事、电力、水利、能源矿业、家庭自动化、监狱、交通、汽车自动化、农业自动化、物流管理和医疗护理等领域，另外随着ZigBee芯片技术的完善，其还可以对局部区域内的移动目标例如车辆、监狱的服刑人员等进行跟踪和高精度定位。智能监控/专业服务

油田智能流体篇3

1 物理性质及其应用

涉及泡沫应用潜力的物理性质包括固相载容能力、降低流体密度和流体流度的能力。下面的例子解释了泡沫在物理性质和应用之间的关系。

浮选过程中携固相泡沫流体导致固相微粒分离, 包括亲水与亲油成分的分离。同样, 在钻斜井的过程中, 应用泡沫水泥阻止钻杆和地层环形空间里固相颗粒的沉降和沉积作用的发生。

欠平衡钻井是采用泡沫钻井泥浆来降低泥浆的有效密度而实现的。钻井泥浆密度的降低减小了水柱静压力, 这在很大程度上降低了油层污染的风险。在固井过程中, 泡沫泥浆有助于控制静压力和减小气体运移的影响。固井水泥密度的降低也可减少气井中的液体载荷。

不论是在近井地带还是深井地带, 应用泡沫主要是利用泡沫在多孔介质中具有可观的表观黏度。提高采收率技术所用的注入气体, 如空气、二氧化碳、蒸汽泡沫等主要取决于泡沫的性能。在没有泡沫存在的条件下, 驱替气体与被驱替相原油的流度比和密度差引起窜进和重力分异作用。气体窜进和重力超覆现象的存在导致驱油效率低下。泡沫驱中的气泡能够有效降低重力分异作用及减少气体窜进现象, 能够有效提高波及效率。由于泡沫具有不伤害油层的特殊性质, 因此它们是近井地带理想的流体暂堵剂。泡沫已广泛用于酸化过程中来置换高渗至低渗地带受污染储层的酸液。

2 认知泡沫的挑战

尽管泡沫被广泛应用, 但是泡沫的性质并不完全可靠。这主要是因为没有全面和完整应用其物理性质, 尤其是在多孔介质中泡沫的流动规律。在过去的30年, 科研工作者付出巨大的努力来研究泡沫的性质, 这使得对泡沫的性质有了更加全面的描述, 但是在很多方面还没有进行更加深入的研究。

Dietz科研小组对泡沫的形成机理及其吸附规模和数量进行了研究。他们研究的方法是根据唯像分析和可视化实验。除一些相关的应用, 酸反转试验和流度控制试验结果是令人鼓舞的。

3 泡沫膜在孔道中的聚集与分散

为了去除表观黏度的影响, 对泡沫气泡在聚集和分支孔道中的运动进行细致的检查, 模拟多孔介质中不同横截面中的流动状态。在考虑表观黏度和黏弹性影响的前提下, 研发出泡沫膜的运动可视模型。通过试验给出表观黏度μf的表达式:

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式中, n为薄片密度;v为速度;r为平均孔道半径;σ为表面张力;E为泡沫膜弹性系数;α、β、和A值是地质几何模型所固有的, 为定值。同时, 也开展了泡沫膜在玻璃管的聚集分散试验。泡沫膜的运动随时间的变化通过数码摄像机被记录下来, 与此同时, 玻璃管中上部的压力变化也得到监测和记录。除了早期报道的关于直毛细管中气泡运动的影响之外, 还发现了气泡表面膜的黏度和弹性对泡沫的表观黏度具有重要作用。这一发现能够直接归因于泡沫膜在孔隙介质中的伸张和收缩作用。

4 可视模型中微观泡沫的流动

为了确定泡沫结构 (如泡沫密度与空间结构的展布) 和泡沫流体流变能力的关系, 研究了泡沫在透明模型中的流动。这些类似二维的微观模型能够观察到泡沫的动力学变化, 如泡沫的形成、破灭、捕获及其流动状态。在利用气体示踪剂的条件下, 这些变化也为评价气体捕获率提供了条件。利用一个简单的对流扩散模型来说明示踪剂传质是从运动流体到捕获气泡的过程。气体捕获率是通过对模型出口端的示踪剂浓度剖面的测量值与计算值的拟合来进行预测的。结果表明, 在整个过程中平均75%的气泡都被捕集。从微观模型可以监测到:当气体分数增加到一个临界值后, 压力降会迅速上升, 这表明泡沫的表观黏度发生剧烈变化, 这种现象可解释为单个气泡向层流流态的转变。

5 泡沫在多孔介质中的流动研究

通过酸转向模型试验和堵水模型试验观察泡沫动态流变特征。因此, 这项研究关注的主要有两个试验:

◇ 由注入气体和表面活性剂溶液通过盛有表面活性剂溶液的多孔介质而产生泡沫;

◇ 向盛有泡沫的多孔介质中注入液体。

利用岩心试验来实时观测局部流体饱和度的形变和量变。多孔介质中不同区域的压力降也同时进行监测和记录。在泡沫稳态流动的第一时间, 泡沫捕获率是利用X射线示踪技术来进行计算的。

6 泡沫的产生

图1中的岩心试验图像显示泡沫以锋状为特征方式驱替表面活性剂溶液。在整个过程中出现了三个明显不同的区域:

◇ 逆流区:泡沫处于均匀分散状态, 分液作用低;由于在出口端有注入系统和气体压缩作用使分液作用较为明显。

◇ 过渡区域:流动的泡沫及液体形成细小的指进形态;典型的指进形态中类似手指的尺寸与岩石颗粒的尺寸相当。

◇ 向下流动区域:多孔介质的下部被液体充满。

对于更高黏度的驱替流体, 这些特征更加明显。从宏观的角度, 这是相当规则的驱替前缘驱替特征, 也是实际应用中希望产生的效果。

随着时间的推移, 分液作用在泡沫区域不断减弱, 就像岩心试验图像中显示的黑色部分一样。这一现象是在Dietz的一次室内实验发现的, 并因二次减饱和作用而闻名。表面上, 减饱和作用最初发生在多孔介质的中心部位并且向岩心的入口端和出口端扩散, 停止于稳态流的形成。

氮和表面活性剂分别以5 cm3/min和0.5 cm3/min的速率一起注入。泡沫前缘转为锋状并在1.79时破裂。在泡沫带次生液含量提高, 并扩散到孔隙介质的入口和出口。

7 在泡沫形成后注入液体

岩心试验图像捕获到在形成稳态的泡沫流后注入表面活性剂溶液所产生的惊奇现象 (图2) :

◇ 时间短:液体流过几乎不动的泡沫, 以一种类似前缘的形态通过孔隙和气泡之间的间隙, 这称为泡沫析水。

◇ 时间长:除了产生泡沫析水剖面外也形成了一种特殊的指进模式;这种指进模式的产生和发展

需要一个比泡沫自身产生的屈服应力更大的力。

所有的分液作用是由泡沫析水作用和指进作用相互作用的结果。指进现象从入口端不断扩展, 在泡沫中经过一段距离之后呈现向下弯曲的趋势, 这很可能是重力作用的结果。

8 泡沫是一种智能流体

为了解释上述实验现象, 泡沫被描述为宏观流体, 其屈服应力为τγ, 由于τ≤τγ时泡沫不发生剪切作用, τ>τγ时泡沫表现出幂律流体特征, 因此可应用下面的流变模型描述:

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式中, K1、K2是泡沫和多孔介质系统的特征参数;u=ϕv是泡沫的表观速度;ϕ是孔隙度。方程 (2) 表示泡沫的捕获是泡沫流变过程中的必然结果, 因为在低于自身的屈服应力条件下泡沫被捕集而高于屈服应力条件下泡沫流动时的黏度由方程 (2) 给出。对比方程 (1) 和方程 (2) 可以发现, K1与τγ范围有如下关系:

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或者用其他的表述方式, K1与气泡密度n成线性关系, 更重要的是τγ随着n值、泡沫膜的弹性系数E和表面张力σ的增大而线性增加。为了有效证明这一重要的性质, 唯一需要认识的就是E与σ的值受表面活性剂的影响很大。表面活性剂能够使E和σ相互作用, 通过施加外部张力实现相互作用, 促成了性能可控的智能泡沫的形成。

9 结论

泡沫在多孔介质中的流态通过屈服应力表现出不同的性质, 低于屈服应力泡沫被捕集不能流动, 而高于屈服应力则呈现出幂律流体的特征。屈服应力值主要取决于泡沫的物理参数, 如泡沫密度、泡沫膜的弹性以及表面张力, 这些参数主要通过表面活性剂的仔细筛选来控制。不同泡沫具有不同的屈服应力, 这使得泡沫作为一种智能流体显示出其在油田开发过程中的应用前景。

资料来源于《Business Briefing:Exploration& Production:The Oil & Gas Review》2005

摘要：泡沫为气体在液相中的一种分散状态, 依靠表面活性剂保持其稳定性。这种复杂的流体在油藏的勘探开发过程中起着非常重要的作用。本文从泡沫固相载容能力、降低流体密度和流度等物理性质入手, 深入分析目前钻井、酸化压裂、提高采收率等方面的泡沫应用情况, 并提出目前对泡沫认识的不足。目前对泡沫的形成机理、在多孔介质中的吸附量等尚不清楚。为取得进一步认识, 研究了泡沫在多孔介质中的聚集与分散、可视模型中的流动行为、酸化和堵水过程中的流动特征等内容, 从实验的角度分析了泡沫的形成过程, 并提出了泡沫稳定性的影响因素。基于以上研究作者提出泡沫是一种智能流体, 在油田开发过程中具有广阔的应用前景。

油田电机群控智能系统的研究篇4

为方便油田生产管理, 减轻采油队劳动强度, 降低电机的损坏率, 结合油田生产的实际情况, 根据抽油机电机可能出现的故障, 提出了一种新的自动化解决方案:既采用无线远程电机群控系统。此设计可实现“间歇抽油”、“实时检测”以及“远程监控”, 很好地解决了由于地下油层能量不足形成的“干抽”对机泵造成磨损的实际问题, 实现了节电降耗, 提高了生产效益, 加强了油田安全生产的管理, 对油田实现可持续发展具有重大意义。

1群控系统工作原理

1.1群控系统结构研究

智能电机群控系统采用两级网络结构, 如图1所示, 由采油队的监控主机负责本油区的抽油机电机监控, 采用一点对多点的通讯方式, 监控主机定期巡检各个智能电机监控器, 接收智能控制器发送的数据, 并进行存储, 同时显示接近实时的动态曲线, 通过这些数据信息, 工作人员可以及时进行判断并进行相应的处理, 发送控制命令给控制器, 由控制器完成对电机的直接控制。

监控系统由两部分组成:监控器和上位机监控软件。监控器由主控模块和电源模块组成, 安装在现场, 完成信息的采集、电机控制、报警等功能。上位机监控软件, 安装在监控中心, 主要是实现远程的监控, 方便维护、管理和检修。

1.2 监控系统研究

监控器系统的原理框图如图2所示。

其中主控电路的核心部件是40引脚的“PIC16F877A”微型控制器芯片, 它便于数字化、智能化、网络化等现场总线连接监控, 其抗干扰能力强、精度高、工作性能稳定可靠。可实现数据采集及控制的智能化, 这个智能微处理电路接有指示电路、按键电路、动作执行电路、通讯模块。指示电路部分利用LED指示功能, 实现逆相、缺相、过流、不平衡、电池报警以及吸合、断开指示;利用液晶显示器JHD162A的显示功能, 实现时、分、秒时间显示和起动时间、停机时间、延时时间的设置显示以及起动电流显示、运行电流实时显示、报警显示功能。按键电路可实现系统参数的设置, 包括时间设置、钟控起动时间设置、钟控停机时间设置、上电延时时间设置、起动电流显示时间设置、过流倍数监控设置等。动作执行电路经中间继电器带动与电动机电源相接的交流接触器, 实现三相电机的起动与停机。通讯模块通过RS-232通讯接口连接无线通讯模块实现信息传输, 一台上位机可接多台监控器, 并可对每台电机进行参数设定、启停控制操作, 可实现单台或多台电机的运行状态监测、历史数据保存、查询和打印等功能, 便于保护信息的自动化管理。监控器具有追忆功能, 可存储近期电机所发生的三次故障原因, 便于工作人员对故障的查询与处理。

通过组合逻辑电路对三相电源相关参数进行检测, 并输出“逆相、缺相”报警信号与“断开”信号, 以实现 “缺相”保护功能。集成运放电路与PIC16F877A相连接, 对运行电流进行实时监控, 并输出“过流”报警信号与“断开”信号, 以实现过流保护功能。

1.3 上位机监控软件

远程监控软件安装在监控主机上, 实现后台控制管理。利用VB软件作为开发工具, 制作监控界面, 实现电机电流曲线的显示, 显示并记录过压、欠压、缺相、断相、过流、三相不平衡报警, 制定抽油机间歇启动时间及遥控发布指令等。上位微机利用VB和数据库实现数据的存储功能, 可保存所监控的所有电机的启动时间、停机时间、故障发生时间、故障原因、故障发生时电机的工作参数等数据, 以供用户查询, 并可对历史数据进行查询、打印等。

2 主控电路的研究[2,3,4,6,7,8,9]

监控器由电源模块和主控模块组成, 安装在现场, 完成电流采集、电机控制、保护报警等功能。电源电路的原理图见图3。电源电路主要是给主控模块提供电源, 三相380 V交流电经过380 V/10V变压器转换为10 V交流电, 经全桥整流、电容滤波、7 805稳压得到单片机控制电路应用的5 V电压。

在给主控电路提供电源的电路中, 变压器的一次侧加了两个压敏电阻 (Voltage Dependent Resistor, 简写为“VDR” ) 。压敏电阻是一种以氧化锌为主要成份的金属氧化物半导体非线性电阻元件;电阻对电压较敏感, 当电压达到一定数值时, 电阻迅速导通。压敏电阻的最大特点是当加在它上面的电压低于它的阈值“UN”时, 流过它的电流极小, 相当一只关死的阀门;当电压超过UN时, 流过它的电流急增, 相当于阀门打开。利用这一功能, 可以抑制电路中经常出现的异常过电压, 保护电路免受过电压的损害。压敏电阻主要应用于瞬态过电压保护。

主控电路主要包括以下几部分。

1) 智能控制器单片机复位及时钟电路:采用上电复位和按键复位相结合的综合复位方法, 保证系统正常复位。时钟采用4 M时钟晶体振荡器, 每个指令周期最小可达0.25 μs。

2) 智能控制器报警显示电路:报警电路实现过流、欠压、过压、不平衡、断相、逆相等的报警显示, 其中欠压、过压、断相、逆相报警由硬件电路直接完成;不平衡、过流报警则由单片机经检测判断后发送过来。

3) 智能控制器按键电路:系统共配置了四个按键:MENU、ADD、DEC、ENTER, 可以实现液晶显示的内容切换, 设置系统时间日期, 设置钟控时间, 四个键直接接入单片机的I/O口, 通过查询完成键控制。

4) 智能控制器液晶显示电路:液晶显示电路主要显示系统时间、钟控时间、三相电流等参数。

5) 智能控制器串行通讯电路:由于单片机系统使用的是TTL电平, 而串行通讯使用RS232协议, 两者电平不同, 通过专用电平变换芯片MAX232实现连接。

6) 智能控制器电流检测电路:电流检测电路主要检测三相电流, 即A相、B相、C相, 提供三相电流数据, 进行三相不平衡判断, 分析电机是否正常运行;电流引入端接电流互感器的二次侧, 采用星形接法, 经LM2904构成的同相比例放大电路将信号放大, 由二极管IN4007进行整流, 由电容滤波经电阻转换为电压信号送单片机模拟信号输入口RA0进行数字转换。

7) 智能控制器过压/欠压检测电路;三相电源的三相相电压经过取样电路降压、峰值检波后, 输出到双限比较器与基准电压进行比较。当三相电源中有一相或几相相电压低于180 V或高于260 V时, 比较器输出高电平, 输入或非门, 或非门再经非门输出V0为高电平VOH, 点亮发光二极管, 发出报警信号给单片机, 由单片机控制切断负载的电源, 实现三相缺相保护。

8) 智能控制器断相/逆相检测电路:三相电VA、VB、VC经光电隔离器产生过零触发脉冲, 经分析得出, 若有一相断相, 则在一个周期 (频率为50 Hz) 之内, 必有一个时刻三相电平同时为低, 经过或非门和反相器之后输出必然为低, 从而可知有一相处在断相状态;过零检测电路经光耦和反相器之后, 有三个分支送入相序检测电路。该电路主要由一片CD4013双D触发器构成。三相交流电经降压、隔离后变换为低压脉冲信号输入到本电路的三个输入端口, VA、VB两端信号经光隔和反相后, 分别作为两个D触发器的时钟信号, VC端信号经光隔和反相后, 经过电阻和稳压二极管限幅、整形, 再经微分电路变为尖脉冲作用于两触发器的复位端R。若相位顺序正确, 即以A、B、C的顺序出现正脉冲, 如图4 (a) 所示, 则A的上升沿首先使Q1输出高电平, 然后Q2在B的上升沿作用下变为高电平, 最后C的上升沿在R端产生的尖脉冲使两个D触发器复位, Q1、Q2回到低电平, 完成一次循环。三相交流电是周期信号, Q2输出脉冲的频率与三相交流电频率相同, 该电压使发光二极管不断闪烁, 表明相序正常。若相序不对, 则Q2输出保持低电平不变, 发光二极管一直不亮, 表明错相了, 由单片机进行处理, 发送控制信号控制电机停止运行, 波形如图4所示。

9) 智能控制器时钟日历电路:电路选用PCF8563时钟/日历芯片给系统提供准确的时钟信号, 该电路由电源模块提供5 V工作电压, 为了保证断电后系统时钟能正常工作, 又加了一个3 V电池作为备用电源, 当电源模块提供的电压小于3 V时, 电池投入工作。

10) 智能控制器继电器驱动电路:继电器驱动电路控制主接触器的吸合与断开, 从而实现三相电源的闭合与断开, 控制电机的启动与停止。

3 监控器系统功能介绍[4,5,6,7]

监控器的功能见图5监控器的功能框图。

监控器控制程序的设计采用模块化结构, 主要功能模块包括:参数设定、巡检运行、软启动保护、显示控制、串口通讯模块、其中在运行模块中还细分为A/D转换, 数字滤波、标度变换、报警控制等几个子模块, PIC16F877A的中断源采用外部中断实现键盘控制, 软件定时中断用于实时时钟计时, A/D结束中断用于数据采集, 串行口中断用于串口多机通信。

4 总结

本课题结合油田的生产实际情况, 采用分布式结构, 无线数据传输, 无线数据传输, 实现了低成本高效率。该系统不但能够提高电机运行的可靠性, 而且能够改善抽油机的工作效率。通过远程分布式智能监控, 不但能够减轻员工的劳动强度, 而且能够降低设备故障率, 运行稳定, 具有广泛的推广价值。

参考文献

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[6]求是科技.PIC单片机典型模块设计实例导航.北京:人民邮电出版社, 2005;6:95, 125, 185—239

[7]何立民.单片机应用技术选编 (5) .北京:北京航空航天大学出版社, 1997;166—294

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[9]武峰、陈新建.PIC单片机C语言开发入门.北京:北京航空航天大学出版社, 2005:159—267

移动办公平台助力智能油田建设篇5

1 面临的问题

油田的信息系统应用程序都是发布在企业内网, 访问地址也是使用的内网地址, 移动终端利用互联网不能直接访问油田内网。另外, 油田的网络安全策略未囊括智能终端, 安全机制无法实施, 随意引入缺乏管理的智能终端必然会引出大量的安全问题, 严重破坏油田信息网的安全防御体系。

另一方面, 油田的应用系统都是基于Windows平台开发的, 而智能终端本身大多不支持基于Windows平台的应用程序, 用户无法通过智能终端直接访问现有的业务应用系统, 加上协议交换复杂, 速度缓慢, 用户无法通过VPN隧道的方式在智能终端上直接访问现有的业务应用程序。油田企业迫切需要一套能兼顾效率和安全的解决方案。

2 SSLVPN网络的建设

油田现有的基础网络建设比较完善, 运行也很稳定。由于大量的业务应用系统的运行, 对网络的依赖度很高, 对网络的稳定性和访问速度也要求很高, 基于SSLVPN工作的原理, SSLVPN设备需要放在互联网和局域网之间, 但是如果在骨干网络上冒然加入一台设备, 势必会对整个网络造成影响。为了不对单位的网络造成影响, 我单位采用单臂接入模式。单臂模式时SSL设备工作模式基本与一台内网服务器相当, 由前置设备将SSL服务对外发布, 该模式下仅处理VPN数据。这种部署模式不需要改变网络环境, 哪怕以后设备宕机也不会影响到整个网络。

我单位采用电信和联通的双线路接入, 极大的提高了SSLVPN网络的稳定性和可靠性, 让用户可以随时随地的利用SSLVPN网络处理业务。基于油田内智能终端用户使用网络的多样性, 我们将两条线路优先级设为平等, SSLVPN设备根据终端用户的网络环境自动判断采用那个线路提供数据, 当一条线路有问题时, 另一条线路就会承担起所有的任务。这样就消除了不同运营商网络之间的速度限制, 既提高了网络速度, 也加强了网络的可靠性。具体网络拓扑如图一。

3 SSLVPN用户认证策略

用户在使用SSLVPN网络处理业务的同时, 也给网络安全带来了安全隐患。如何让用户体验网络带来便利的同时, 确保网络和数据的安全呢?

SSLVPN网络的认证方式可谓是种类繁多, 主要认证方式包括本地认证和外部认证。本地认证方式主要有用户名密码和数字证书认证两种方式, 而外部认证主要有LDAP认证和RADIUS认证两种方式。辅助认证方式主要包括短信认证、硬件特征码认证和令牌认证。

因为我单位已经部署LADP服务器, 为了简化SSLVPN网络的架构, 减轻SSLVPN设备的负担, 我们采用LADP为主要验证方式, 短信认证为辅助认证方式。一方面提高了网络的安全性, 另一方面也方便对终端用户的管理。

4 应用程序发布

油田内运行的业务系统都是基于Windows系统, 并且涵盖C/S和B/S结构, 智能终端的浏览器更是多种多样。如何让用户利用智能终端流畅的使用业务系统, 实现真正意义上的移动办公呢?

我单位结合Easy Connect技术, 部署高性能的服务器充当智能终端服务器搭建移动办公平台, 将终端服务器中指定的应用程序窗口虚拟化发布到客户端, 使得通常出差或者需要及时处理突发性事件的移动办公人员, 通过IOS和Android等智能终端, 不受时间、地点限制访问油田内的业务应用平台。Easy Connect技术既解决了跨平台业务的运行问题, 也摆脱了对智能终端浏览器的限制。

5 小结

移动办公平台的建设是实现办公自动化的必要手段, 更是智能化油田建设的必由之路。随着油田企业信息化的高速发展和企业规模的不断壮大, 利用智能终端处理业务的用户数量也会大规模增加, 如何利用有限的资源, 提高数据的利用率和网络的稳定性是一个不小的难题。移动办公平台的使用, 给网络的安全带来非常大的隐患, 如病毒的侵袭, 数据的丢失等等。这些问题都是值得我们去思考和解决的。只有解决了网络稳定和网络安全的问题, 才能实现真正意义上的办公自动化和实现移动办公的目标。移动办公平台的建设, 在不久的将来, 将会是企业网络建设必不可少的元素, 在某种意义上也推进了智能化油田建设的步伐。

摘要：随着油田行业信息化建设的发展, 智能油田已经成为油田信息化建设的目标。油田的生产、科研和经营都是架构在信息网络之上, 大量应用系统的上线运行, 极大的提高了网络的利用率和依赖性, 业务处理的方式也从传统的PC终端悄然转移到移动智能终端上。文章主要探讨江苏油田移动办公平台建设中的经验和做法。

关键词：智能油田,移动办公,网络建设

参考文献

[1] (美) 弗拉海.《SSL与远程接入VPN》.人民邮电出版社, 2009年.

[2]深信服科技.《EasyConnect技术白皮书》, 2011年.

[3] (英) 迈尔-舍恩伯格, (英) 库克耶, 著, 盛杨燕, 周涛, 译.《大数据时代》.浙江人民出版社, 2013年.

智能化油田篇6

关键词：智能化,井场,监控系统,采油工作

我国油田分布较为分散, 且所处的环境十分复杂, 油田井场往往会受到自然环境和人为因素的破坏, 甚至会出现盗窃的问题, 井场监控的缺失已经威胁到油田采油工作的正常开展。随着我国石油行业的不断发展, 我国油田生产建设也逐步迈上了数字化、信息化的发展道路。油田井场智能化监控系统的建设和发展为保障油田生产运输安全奠定了基础。

一、油田采油工作中井场监控系统的构建要求分析

我国的油田大部分都分布在交通不便的野外, 其所处的自然环境十分恶劣, 再加上盗窃和人为的破坏等问题, 油田的生产和运输安全遭受着严重的威胁。井场的油井安全控制工作成为油田采油工作的重要组成部分。要构建井场的智能化监控系统, 首先需要了解井场监控的控制需求和系统功能需求。对于监控的控制需求来说, 从不同的层面来看井场的监控控制也会表现出不同的需求。从油藏分析的过程来看, 要进行油田的井场控制需要对井场的油压、套压、油气比、含水率、井下温度压力等参数进行分析, 强化油藏的可视化管理。从井场的生产过程来看, 油井井口的原油温度等参数需要严格控制, 以此来合理计算油井到计量点的集属管理;通过对抽油机的示功图进行监控, 及时把握油井的工况;通过核查电动机的运行状况保证电动机的正常运行;通过对电网和井场周围环境的监控合理控制井场的供电安全和生产设施安全。从井场监控的系统功能需求发展角度来看, 监控系统通过远程视频监控等方式检查抽油机的工作状况及井口是否漏油等问题, 同时远程监控还会对井场作业的规范操作问题实施监控, 监控人员能够通过视频查看现场作业的情况, 一旦存在问题就需要及时发布停止作业, 并做出违规检查, 从而有效防止井场错误操作导致的安全隐患。除此之外, 井场监控系统还需要具有闯入智能分析功能、井场参数实时审查功能、产液自动计量功能、工况智能分析功能、电机远程启停功能等。这些功能能够通过系统化、智能化的操作及时监控和控制井场的现场状况, 减少井场安全问题的发生。

二、智能化井场监控系统的构成部分分析

(一) 监控系统中的监控中心

随着传统抽油机与数字化抽油机的组合, 油田采油数字化、智能化建设也得到了进一步的发展。我国多数井场的智能化监控系统与数字化抽油机实现了良好的融合, 对井场的信息采集、井场工况监视监控、抽油机运行状态等情况能够通过智能化的监控系统实现实时全程的监控。多数智能化监控系统是由井场信息采集部分和联合站监控中心两个部分组合而成的, 数字化抽油机通过信息采集软件将井场的数据收集起来, 并传输到井场通信协议箱, 再通过网络系统将信息反映到联合站监控中心, 经过系统化的分析过程, 监控中心会对井场的工作状况、抽油机的工作状况进行评价, 从而做出适当的判断。通过这种方式井场的数据信息能够及时得到反映和处理, 并实现了智能化的控制和监督。

(二) 监控系统中的数字化抽油机

在智能化井场监控系统中数字化抽油机作为智能化监控系统的核心组成部分, 其工作状况影响着整个系统的工作环境和工作进度。油田采油工作中抽油机的智能化发展为智能化监控系统的形成和发展奠定了良好的基础。数字化抽油机具有采集、传输数据的功能, 还可以运用摄像机实现实时监控, 运用无线网桥接收到信息模块, 并运用软件对信息进行分析和处理, 实现智能操作的即时性和有效性。

三、智能化井场监控系统软件组成及其应用功能分析

(一) 智能化井场监控系统软件组成部分介绍

智能化井场监控系统可以分为4个结构层次, 一是数据采集层, 该层以数字化抽油机控制软件为基础, 实现油井参数的实时监控, 同时也可以结合智能化视频监控软件对井场现场状况进行视频采集。二是数据传输层, 该层主要作用是要连接采集层与监控中心, 实现数据的快速传送。三是数据处理层, 该层以智能分析软件为基础, 通过及时对数据进行分析和数据实现对油井和井场设备的控制。四是人机界面层, 该层则主要是为了满足操作人员的查询、分析、监控等需求。

在众多的软件中, 智能化井场监控系统最重要的3个软件是数字化抽油机控制软件、视频监控软件、智能分析软件。其中数字化抽油机的控制软件是整个监控系统的核心, 其中最佳冲次判定程序、平衡度调节程序、电机保护程序、故障自我诊断程序是该部分控制软件的重要程序, 这些程序既能对数据进行收集和分析, 并运用控制功能将抽油机调节到最佳状态, 监控软件能够对数据进行分析后做出控制决定。其作为井场数据采集的重要软件, 最大的优势是能够通过软件的组态形式实现对系统整体的控制, 并运用各个模块的基本功能促成监控层系统的集成。另外其与网络通信设备的组合能够在网络技术的支持下实现集中管理和控制, 还可以通过人性化的界面设置为井场智能分析软件提供基础数据集成分析服务。

第二个重要的软件是视频监控软件。该软件通过多元化的视频硬件级图像分析程序将监控视频中的画面进行检测, 并对检测所得的数据进行分析, 从而对井场的工作环境、抽油机的运行状态进行锁定, 将拍摄的视频画面传输到监控窗口中, 从而保证井场的工作环境。视频监控软件与智能控制平台相联系, 工作人员可以通过操作控制平台对监控画面进行切换, 且现场的监控录像记录可以随时上传, 以供工作人员进行查看和取证。而起着重要分析作用的智能分析软件则是对井场反映的信息进行及时地评测和处理, 通过智能化程序对数据信息进行控制。智能分析软件工作的基础是经常数据库存储的数据信息。井场采集的抽油机运行参数、套压、油压等数据可以作为处理程序的对比数据, 通过数据的对比分析, 智能分析软件可以及时对抽油机和井场的基本状况进行控制, 并及时对故障和问题进行报警处理, 从而保证井场工作环境的安全性和抽油机的正常运行。智能分析软件以油井计量软件和功图分析软件为主, 通过分析软件的识别和分析, 能够对故障进行自动诊断, 从而实现动态分析的目标。

(二) 智能化井场监控系统在采油过程中的应用功能介绍

智能化井场监控系统在采油过程中发挥着多重功能, 其中远程实时监视功能依托于监控中心, 通过监控中心的系统化操作监视抽油机的运行状况及井场作业状况, 如抽油机是否漏油、故障修井作业的情况等, 并运用抽油井控制系统及智能分析系统进行合理控制。闯入分析功能, 根据监控视频检测车辆及人员进出情况, 并对可疑情况及时进行警报以保证井场的生产安全。井参实时显示功能主要是应用在抽油机参数的显示和记录。产液自动计量功能则能够及时对油井的产液量进行记载和分析, 并及时将数据传输给监控中心。

结语

随着智能化、信息化系统的不断发展, 我国智能化井场监控系统的应用范围会更加广泛、应用程序也会更加符合油田采油的实际需求。智能化井场监控系统为实现井场无人值守和智能实时监控提供了条件, 同时其也有效地提升了油田采油的效率, 推进了油田生产管理工作的开展。

参考文献

[1]张乃禄.基于数字化抽油机的智能化井场监控系统[J].油气田地面工程, 2014, 5 (1) :115-116.

[2]于宁.基于无线网络的油田井场生产监控系统[J].电子制作, 2014, 7 (15) :246-247.

数字化油田中高清智能的应用篇7

传统油田监控技术逐渐被淘汰, 高清智能技术的运用不断兴起, 为数字化油田的防盗管理起到很大的促进作用。数字化油田繁琐复杂, 对其监控管理技术要求甚高, 如今的高清智能技术就能很好的做到油田全面的监控与防范, 这种高清智能技术监控不受外部环境的影响, 应将其推广与运用到现代化数字油田管理监控中。

2 对数字化油田监控管理的要求

数字化油田的范围比较广, 要进行监控的项目位置定点多, 涉及的范围区域大, 加大了网络视频监控的安装难度[1]。在大多数油田里, 监控摄像头只是一个简单的装备, 其自身存在一定的漏洞, 因此油田经常发生的盗窃, 抢夺等问题都不能及时发现, 甚至没有人对油田进行值班监管。而对于大面积的油田监控来说, 上述情况更加严重, 因此, 这种简陋的油田监控设备应加以改善, 引进高智能数字化油田监控技术势在必行。在对数字化油田监控管理时, 要求监控摄像头做到全方位的监控, 监控出现异常情况时可随意对镜头进行拉伸, 使其能监控到细节部分;采用广角形式的监控摄像头集中监控油田的个个站点, 当发现油田出现问题时, 监控系统能及时报警;监控设备系统应具备跟踪系统设计, 这样对于进入油田工作区域的人、车、物体都可以被记录下来, 防止油田事故的发生;在油田工作范围内进行网络无尖端视屏监控, 实现各客户端之间的查看, 要求监控视屏记录下来的影像清晰度高, 辨别率大, 还要方便安装设置, 适者还可以选择高清摄像头, 进行智能化管理, 实现数字化油田中高清智能管理。

3 高清智能监控技术分析及优点

油田中的盗窃、抢夺现象普遍发生, 已经成为油田的重点防治目标[2]。数字化油田的监控设备一般都设置在油田前端, 以方便油田平台对油田接口的数据传输, 但是往往其监控范围很广, 一直都是油田大范围监控中的一个难点;因此高清智能监控技术采用了圆形的监控摄像头, 可以对油田进行环绕式的巡逻检查, 其站点的位置不宜太远, 由内向外进行设置, 高清智能监控技术中圆形状的摄像机采用的是分辨率大于720p的高清摄像头, 因此每个站点的摄像机都可以进行全方位监控, 完全不会放过任何一个死角;另外, 在技术成本上高清方案设备所需要的费用及成本比标准方案的低, 而且其清晰度是标清的几倍, 更适合运用到油田监控中;在油田单位管理规定中, 对于盗窃, 抢夺的现象要严重惩治, 多半发生这类现象的原因都是由于没能及时对进入油田平台的人、车辆进行跟踪, 忽视这一要点, 因此在监控管理时应对不明车辆进行严格监管, 必要时利用高清智能监控摄像头进行足迹跟踪, 禁止不明车辆进入重要设备场地, 充分利用智能监控中的识别功能, 捕捉车牌号码, 方便安检人员的信息核对, 从而对不明车辆进行处理检查, 防止车辆的偷油后的运出;油田平台中的走动人员也是监控的对象, 监控设备对移动中的人进行瞬间拍摄, 最大可能性的留下偷油人员的现场证据;在对小型的油田进行监控时, 利用一台广角式的高清摄像机就可以实现全方位的监控, 油田监控画面放大后仍清晰可见。高清智能监控技术的优点正是防止油田盗窃、抢夺现象发生的好技术。

4 数字化油田中高清智能的应用

(1) 智能鉴别技术与高清智能摄像机的结合, 提高了智能识别的技术水平, 促进了油田管理的效率, 其中智能鉴别技术可以运用到对油田边界的保护, 以及对油井周边遗留下来的物品进行检查[3]。油田当中会有不准车辆、人进入的警戒区域, 一旦有人闯入这个区域将会给油田带来巨大的损失, 为防止这类事情的发生, 可以在油田的周边区域安装上智能监控装置, 一旦有状况发生会自动进行警报, 工作人员就会根据警报声来源, 做出防范工作, 并且根据实际情况判断出是否有盗窃行为, 或者是否有意外状况的发生;残留下来的任何一种物品都有可能会对油田进行引爆, 其后果非常严重, 因此采用智能鉴别技术可以对遗留在油田井区附近的物品进行检测监控, 并且能及时对物品进行识别, 响起警报声, 方便安检人员的及时处理, 防止油田被盗以及意外事故的发生。

(2) 小型油田的布局监管比较简单, 但是大型油田由于监管区域较大, 需要的人力与物力相对比较多, 大型油田的监管设置点比较多, 有些设置点没有人进行监管, 一般情况下都是轮值班进行数据的汇总, 仅仅只是在某一时间段保持油田的正常工作, 但是不能及时发现意外状况, 这种机械化的工作量比较大, 效率低, 因此采用智能辨别技术后, 可随时对油田活动进行监控, 一旦油田停止工作或者有其他现象发生, 在监控室就会发出警报声, 提醒工作人员进行检查;使用智能识别技术可以进行全天24个小时的监控, 不用使用太多的监控摄像头, 减轻监控人员的工作量, 也不用一个人同时监控几台摄像机, 工作人员不用每天都那么疲劳, 工作起来的毅力才会比较充足, 出现失误的情况也会相对减少, 有效的降低维修所需的费用, 提高工作人员的工作效率。

(3) 油田井区涉及的范围一般都比较广, 对于油田的监管难度也是非常大, 常规使用的标准摄像头远远不能满足大型油田的监管工作, 即使是使用圆形的广角镜头也不能保证镜头在进行伸拉时收集回来的画面是否清晰, 如果采用多个监控点集中管理, 就会加大监管器材的使用, 监管人员也远远不够, 会产生许多漏洞, 不能很好的对油田进行监管[4]。高清智能监控系统, 可以只使用一台摄像机就能进行全方位无死角的监管, 由内向外都可以监控得到, 高清监控摄像头的像素较高, 收集到的监控画片清晰可见, 获取到的资料全面、精细;小型油田同样也可以使用一台高清智能摄像机, 小型油田的范围比较小, 但是分布的地域较多, 可以对小型油田分布的监控汇集起来, 在保证画面清楚的情况下, 可以随时进行镜头的拉伸与缩小。高清智能摄像机对数字油田的监控不仅取得经济上的高度效益, 而且在人力费用上也降低了成本, 提高了工作人员的工作效率, 保障油田使用上的安全, 在油田监控上取得理想的监控效果。

5 结束语

数字化油田的不断发展, 促使高科技技术的产生, 以往的油田监控设备存在着诸多的不足之处, 而高清智能的监控设备刚好能解决这些不足之处, 应广泛的将其运用到数字化油田的监控与管理上。利用高清智能技术让数字化油田更快的进入到开放市场的竞争中, 增强企业核心的竞争力, 达到加快数字化油田建设不断发展的目的。

摘要：在我国油田建设事业的发展上, 对油田的管理以及监控尤为重要, 油田经常出现的盗窃问题, 严重影响到了油田开发的经济效益, 利用高清智能监控技术能很好的对这一弊端进行监控管理。接下来就是对数字化油田中高清智能技术应用的研究。

关键词：数字化,高清智能监控,智能识别

参考文献

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[3]王蕾, 王明波.数字化油田建设中同步网的具体应用[J].科技传播, 2011, 3 (08) :23-34

油田单井智能计量器的误差分析篇8

单井智能计量器是基于称重计量原理, 在油气水混合液流入恒定的容积仓内达到一定质量时自动换仓实现计量[3,4]。为了降低复杂的油品造成称重容积仓结垢、结蜡、黏油带来的计量误差, 将容积仓表面进行纳米复合涂层处理, 有效地解决了称重计量过程中的误差。根据容积仓往复重力的反应速度和往复频率, 配套了感应称重传感器和频率传感器, 计量精度、可靠性得到了明显的提高。

单井智能计量器专为油田单井井口在线智能计量而研发。安装在油井回油管线上, 采用撬装式整体安装模式, 具有井口温度、回压采集传感器, 可无线远传单井产液量、井口温度、井口回压等数据。可以替代传统工艺的计量间, 具有体积小, 安装简便, 井口在线不间断计量, 投产方便等特点, 是减少油田开采工艺工程投资的理想方案[5,6]。同时它采用无线数据远传、全自动智能在线运行, 能够提高油田自动化管理水平, 大大减小工人的劳动强度[7]。

1装置的测量误差与分析

为验证单井智能计量器计量误差, 应用计量标定车进行标定。称重标定车配备1m3容积方罐, 方罐底安装电子秤称重, 罐内事先装有与油井生产温度接近的掺水700~800kg。用高压软管一端连接油田单井智能计量器预留的标定口, 另一端连接计量标定车出口, 通过计量车的出口安装增压泵将掺水注入油田单井智能计量器。为了模拟油井实际工况, 配备变频调节增压泵转速, 通过阀组调节注入流速, 保持出口压力与井口回压一致。智能计量器计量出掺水累计量与标定车电子秤称出事先设计量进行对比 (表1) , 计量最大误差为-2.33%, 最小为0.77%, 计量综合误差小于4%, 满足单井计量的要求。

2现场校验

2.1超稠油

在超稠油井杜84-4543油井安装一套单井智能计量器进行实验。先后进行称重计量车自检标定和计量标定。计量误差 (表2) :最大2.45%, 最小1.07%。

2.2稠油井

普通稠油生产井:杜38052、杜13850安装2套单井智能计量器进行实验。先后进行称重计量车自检标定和计量标定。计量误差 (表3) :最大2.93%, 最小0.72%。

2.3稀油井

在稀油井曙2-05-04、曙2-05-001、曙2-05-003、曙2-05-004安装4套油田单井智能计量器进行实验。先后采用称重计量车自检标定、计量标定、分离器计量总产液量3种方式进行校验, 计量误差 (表4) :最大3.42%, 最小0.40%。

2.4高含气油井

在气量较高的曙2-06-更05井进行实验, 该井油气比255:1。验证RB-SWPD-70-HS型油田单井智能计量器在日产气量2 000m3的油井上适用情况。经过26次的计量标定对比, 计量误差 (表5) :最大3.67%, 最小0.79%, 能够满足日产气量2 000m3油井的单井计量要求。

2.5与出站流量计对比

在新1站安装10台, 安装使用时间均超过半年, 站内进站10口单井总液量与外输流量计进行数据对比 (表6) , 计量器计量产液量与外输流量计计量总液量总误差为-0.83%。

2.6计量器计量与罐车计量对比