本實(shí)用新型涉及油氣田生產(chǎn)管控技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及基于物聯(lián)網(wǎng)的油田或氣田生產(chǎn)管控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，國(guó)際油價(jià)持續(xù)下跌，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)下行壓力加大，石油石化市場(chǎng)需求萎縮，對(duì)上游企業(yè)造成的直接沖擊使產(chǎn)、儲(chǔ)、銷矛盾突出，直接影響企業(yè)的收入和效益。

但是現(xiàn)有的油氣田在生產(chǎn)過(guò)程中，信息化不統(tǒng)一，智能化不健全，由于油氣生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)龐大，需要的操作人員、管理人員、技術(shù)人員較多，致使油氣生產(chǎn)過(guò)程解決技術(shù)問(wèn)題慢，效率低。導(dǎo)致了油氣生產(chǎn)效率低，難以保證進(jìn)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)智能地管理的油田或氣田，實(shí)現(xiàn)油、氣田生產(chǎn)可視化、數(shù)據(jù)同步化、過(guò)程自動(dòng)化、報(bào)警及時(shí)化和信息共享化。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：基于物聯(lián)網(wǎng)的油田或氣田生產(chǎn)管控系統(tǒng)，包括安裝于油氣井的智能監(jiān)控子系統(tǒng)、安裝于監(jiān)控場(chǎng)站的站控子系統(tǒng)和安裝于生產(chǎn)指揮中心的數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)連接并且上傳數(shù)據(jù)至互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器直接驅(qū)動(dòng)站控子系統(tǒng)；其中：

智能監(jiān)控子系統(tǒng)包括RTU采集監(jiān)控模塊、油井或氣井傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和視頻監(jiān)控模塊；油井或氣井傳感器包括載荷傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、液位傳感器和智能電表；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接并且驅(qū)動(dòng)油氣井的機(jī)采設(shè)備電動(dòng)機(jī)和注水站的機(jī)泵電動(dòng)機(jī)；RTU采集監(jiān)控模塊采集電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)速、沖程、沖次、功率，智能電表采集電路的電壓、電流、頻率和功率；油井或氣井傳感器通過(guò)Zigbee無(wú)線通信模塊與RTU采集監(jiān)控模塊相連，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)RS通信模塊與RTU采集監(jiān)控模塊相連接，視頻監(jiān)控模塊通過(guò)以太網(wǎng)通信模塊與RTU采集監(jiān)控模塊相連接；

站控子系統(tǒng)，包括可編程控制器和場(chǎng)站監(jiān)控裝置，場(chǎng)站監(jiān)控裝置包括井口智能加藥裝置、盤根皮帶自調(diào)節(jié)裝置、遠(yuǎn)程含水檢測(cè)裝置、遠(yuǎn)程電熱桿控制裝置和遠(yuǎn)程電加熱控制裝置，并且場(chǎng)站監(jiān)控裝置通過(guò)RS總線與可編程控制器連接；

數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、磁盤陣列存儲(chǔ)裝置、采集服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、生產(chǎn)報(bào)警裝置和WEB服務(wù)器，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)光纖交換機(jī)與磁盤陣列存儲(chǔ)裝置相連接；其中：采集服務(wù)器采集并且運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)控制數(shù)據(jù)，然后存儲(chǔ)到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，應(yīng)用服務(wù)器分析生產(chǎn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，輸出及頁(yè)面呈現(xiàn)功圖計(jì)量數(shù)據(jù)和工況數(shù)據(jù)，并生成實(shí)時(shí)控制信息發(fā)送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和場(chǎng)站監(jiān)控裝置。

進(jìn)一步地，場(chǎng)站監(jiān)控裝置監(jiān)控的站點(diǎn)包括中轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站、增壓站和注水站。

進(jìn)一步地，智能監(jiān)控子系統(tǒng)通過(guò)局域以太網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和G與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)相連接，站控子系統(tǒng)通過(guò)RS通信模塊與智能監(jiān)控子系統(tǒng)相連接。

進(jìn)一步地，站控子系統(tǒng)的場(chǎng)站監(jiān)控裝置還可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)與可編程控制器相連接。

進(jìn)一步地，智能監(jiān)控子系統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)與RTU采集監(jiān)控模塊相連接。

進(jìn)一步地，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器為變頻或者伺服驅(qū)動(dòng)器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)智能地管理油氣田，實(shí)現(xiàn)油氣田生產(chǎn)可視化、數(shù)據(jù)同步化、過(guò)程自動(dòng)化、報(bào)警及時(shí)化和信息共享化。通過(guò)智能化油氣田建設(shè)，實(shí)現(xiàn)油氣田的“三個(gè)轉(zhuǎn)變”：數(shù)據(jù)采集由人工采集、逐級(jí)上報(bào)向遠(yuǎn)程采集、集中共享的轉(zhuǎn)變；生產(chǎn)管理由人工巡檢、逐級(jí)反映向生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控、動(dòng)態(tài)指揮的轉(zhuǎn)變；應(yīng)急處置由事后現(xiàn)場(chǎng)分析處置向事前預(yù)測(cè)、事中控制、優(yōu)化決策的轉(zhuǎn)變。

油氣田現(xiàn)場(chǎng)分為油（氣）井和場(chǎng)站兩類，油（氣）井采用無(wú)人值守的形式，場(chǎng)站采用有人值守的形式。油（氣）井采用無(wú)人值守的方式，以智能監(jiān)控模塊RTU作為無(wú)人值守站的數(shù)據(jù)通信中心，與油（氣）井進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和通信。生產(chǎn)指揮中心的采集通服務(wù)器則通過(guò)RTU采集油（氣）井的數(shù)據(jù)。油田的場(chǎng)站包括聯(lián)合站、中轉(zhuǎn)站、增壓站、注水站等各類站控系統(tǒng)。站控系統(tǒng)是集數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)控制和智能分析于一體的綜合管理系統(tǒng)，站控系統(tǒng)由負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集的硬件部分和負(fù)責(zé)分析管理的軟件部分構(gòu)成。

通過(guò)本實(shí)用新型的使用，具體地實(shí)現(xiàn)了如下功能：

1、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集

生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集是智能化油氣田的基本功能，將機(jī)采井、注水井、配水間、注水站、油水集輸管網(wǎng)、增壓站、中轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站等生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的油（氣）井和場(chǎng)站的數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)庫(kù)中，包括壓力、溫度、流量、液位、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、頻率、功率、載荷、沖程、沖次、視頻以及油井功圖等運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)，經(jīng)由現(xiàn)場(chǎng)RTU向生產(chǎn)指揮中心服務(wù)器通信，供后臺(tái)SCADA和生產(chǎn)指揮系統(tǒng)平臺(tái)使用，同時(shí)通過(guò)通信功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程控制。

2、生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

生產(chǎn)指揮中心提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，構(gòu)建智能化油氣田上層應(yīng)用所依賴的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心。生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不依賴于第三方關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，但可以與第三方關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)工具與其進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)交互，共同構(gòu)建上層應(yīng)用所依賴的數(shù)據(jù)中心。另根據(jù)企業(yè)實(shí)際需求可建立云數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)交互。

3、生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控

油井、供注水系統(tǒng)、增壓站、中轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站、管網(wǎng)等現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)采集技術(shù)采集到中心實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，結(jié)合各生產(chǎn)場(chǎng)所的二維或者三維工藝流程圖進(jìn)行組態(tài)。操作管理人員可以隨時(shí)隨地的查看現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)狀況。

4、生產(chǎn)報(bào)警

通過(guò)對(duì)油（氣）井、注水井、集輸、增壓站、中轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站、管網(wǎng)設(shè)備裝置生產(chǎn)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)視，對(duì)發(fā)生的任何異常情況，系統(tǒng)平臺(tái)能及時(shí)通過(guò)各種報(bào)警方式提示通知相關(guān)操作管理人員。系統(tǒng)報(bào)警方式主要分為：聲光、圖像、屏幕圖標(biāo)閃爍以及視頻監(jiān)視聯(lián)動(dòng)等。

5、生產(chǎn)報(bào)表

通過(guò)表格的形式展示、操作、處理各級(jí)生產(chǎn)單位的井站、站場(chǎng)、管線等生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，生成各級(jí)符合實(shí)際生產(chǎn)需求的表格、圖表和曲線。

6、功圖計(jì)量

由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)共同完成示功圖數(shù)據(jù)監(jiān)控、設(shè)備工況分析及示功圖顯示，計(jì)算油（氣）井的產(chǎn)量，判斷抽油機(jī)的工況狀態(tài)。通過(guò)功圖對(duì)比與分析功能可以對(duì)任意時(shí)間段內(nèi)的歷史功圖進(jìn)行查詢和分析，供生產(chǎn)調(diào)度人員對(duì)所有油（氣）井進(jìn)行工況分析和量油計(jì)產(chǎn)，同時(shí)和其它生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效集成，形成統(tǒng)一的智能化油氣田生產(chǎn)管控平臺(tái)。

7、電子巡井

采用計(jì)算機(jī)替代員工每天去各個(gè)井場(chǎng)巡井，通過(guò)視頻、抽油機(jī)參數(shù)、功圖工況等信息直接在計(jì)算機(jī)上顯示油水井實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)。

油田智能化建設(shè)能使油田企業(yè)提高工作效率、系統(tǒng)效率、工作質(zhì)量和管理水平，降低生產(chǎn)成本和員工勞動(dòng)強(qiáng)度，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，能夠改變現(xiàn)有用工模式，扁平化管理層級(jí)，對(duì)油田企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)管理模式進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的變革。使油田管理走向科學(xué)化和最優(yōu)化，使企業(yè)業(yè)務(wù)流程規(guī)范化、信息資源共享最大化、制度管理科學(xué)化。從而促使企業(yè)整體水平的提升，增強(qiáng)石油企業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

附圖說(shuō)明

圖1為基于物聯(lián)網(wǎng)的油田或氣田生產(chǎn)管控系統(tǒng)的原理框圖；

圖2為圖1 的實(shí)施例的通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架圖；

圖3為圖1 的實(shí)施例的采油生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)架構(gòu)圖；

圖4為圖1的實(shí)施例的注水生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)架構(gòu)圖；

其中：1-智能監(jiān)控子系統(tǒng)，11- RTU采集監(jiān)控模塊，12-油井或氣井傳感器，121-載荷傳感器，122-壓力傳感器，123-溫度傳感器，124-流量傳感器，125-液位傳感器，126-智能電表；13-電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，131-機(jī)采設(shè)備電動(dòng)機(jī)，132-注水站的機(jī)泵電動(dòng)機(jī)；14-視頻監(jiān)控模塊；

2-站控子系統(tǒng)，21-可編程控制器，22-場(chǎng)站監(jiān)控裝置，221-井口智能加藥裝置，222-盤根皮帶自調(diào)節(jié)裝置，223-遠(yuǎn)程含水檢測(cè)裝置，224-遠(yuǎn)程電熱桿控制裝置，225-遠(yuǎn)程電加熱控制裝置；

3-數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，31-實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，32-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，33-磁盤陣列存儲(chǔ)裝置，34-采集服務(wù)器，35-應(yīng)用服務(wù)器，36-生產(chǎn)報(bào)警裝置，37-WEB服務(wù)器，38-光纖交換機(jī)；

4-Zigbee無(wú)線通信模塊，5-RS485通信模塊，6-以太網(wǎng)通信模塊，7-聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。

具體實(shí)施方式

為了加深對(duì)本實(shí)用新型的理解，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明，該實(shí)施例僅用于解釋本實(shí)用新型，并不對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍構(gòu)成限定。

如圖1所示，基于物聯(lián)網(wǎng)的油田或氣田生產(chǎn)管控系統(tǒng)，包括安裝于油氣井的智能監(jiān)控子系統(tǒng)1、安裝于監(jiān)控場(chǎng)站的站控子系統(tǒng)2和安裝于生產(chǎn)指揮中心的數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)3，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)3連接并且上傳數(shù)據(jù)至互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器7，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器7直接驅(qū)動(dòng)站控子系統(tǒng)2。

如圖3所示，智能監(jiān)控子系統(tǒng)1包括RTU采集監(jiān)控模塊11、油井或氣井傳感器12、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器13和視頻監(jiān)控模塊14；油井或氣井傳感器包括載荷傳感器121、壓力傳感器122、溫度傳感器123、流量傳感器124、液位傳感器125和智能電表126；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器13連接并且驅(qū)動(dòng)油氣井的機(jī)采設(shè)備電動(dòng)機(jī)131和注水站的機(jī)泵電動(dòng)機(jī)132；RTU采集監(jiān)控模塊11采集電機(jī)驅(qū)動(dòng)器13的轉(zhuǎn)速、沖程、沖次、功率，智能電表126采集電路的電壓、電流、頻率和功率；油井或氣井傳感器12通過(guò)Zigbee無(wú)線通信模塊4與RTU采集監(jiān)控模塊11相連，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器13通過(guò)RS485通信模塊5與RTU采集監(jiān)控模塊11相連接，視頻監(jiān)控模塊14通過(guò)以太網(wǎng)通信模塊6與RTU采集監(jiān)控模塊11相連接。

如圖3和圖4所示，站控子系統(tǒng)2，包括可編程控制器21和場(chǎng)站監(jiān)控裝置22，場(chǎng)站監(jiān)控裝置22包括井口智能加藥裝置221、盤根皮帶自調(diào)節(jié)裝置222、遠(yuǎn)程含水檢測(cè)裝置223、遠(yuǎn)程電熱桿控制裝置224和遠(yuǎn)程電加熱控制裝置225，并且場(chǎng)站監(jiān)控裝置22通過(guò)RS485總線與可編程控制器21連接。

如圖2所示，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)3包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)31、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)32、磁盤陣列存儲(chǔ)裝置33、采集服務(wù)器34、應(yīng)用服務(wù)器35、生產(chǎn)報(bào)警裝置36和WEB服務(wù)器37，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)31和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)32通過(guò)光纖交換機(jī)38與磁盤陣列存儲(chǔ)裝置33相連接；其中：采集服務(wù)器34采集并且運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)控制數(shù)據(jù)，然后存儲(chǔ)到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)31中，應(yīng)用服務(wù)器35分析生產(chǎn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，輸出及頁(yè)面呈現(xiàn)功圖計(jì)量數(shù)據(jù)和工況數(shù)據(jù)，并生成實(shí)時(shí)控制信息發(fā)送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器13和場(chǎng)站監(jiān)控裝置22。

在上述實(shí)施例中，場(chǎng)站監(jiān)控裝置22監(jiān)控的站點(diǎn)包括中轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站、增壓站和注水站。智能監(jiān)控子系統(tǒng)1通過(guò)局域以太網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和4G與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)3相連接，站控子系統(tǒng)2通過(guò)RS485通信模塊與智能監(jiān)控子系統(tǒng)相連接。站控子系統(tǒng)2的場(chǎng)站監(jiān)控裝置22還可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)與可編程控制器21相連接。

在上述實(shí)施例中，智能監(jiān)控子系統(tǒng)1的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器13還可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)與RTU采集監(jiān)控模塊相連接。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器13為變頻或者伺服驅(qū)動(dòng)器。

本實(shí)用新型的實(shí)施例公布的是較佳的實(shí)施例，但并不局限于此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，極易根據(jù)上述實(shí)施例，領(lǐng)會(huì)本實(shí)用新型的精神，并做出不同的引申和變化，但只要不脫離本實(shí)用新型的精神，都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。