一、系統概況

1、立項背景

與發達國家相比我國石油開采技術水平還有一定差距，目前我國的采油井95%以上是機采，大多數數據采集依靠人工完成，雖然一定程度上已建立了石油MIS信息管理系統，但油井現場的數據還不能實現無縫上傳，集中采集，無法實現高效的采油調度管理。 通過建立油田生產自動化實時全過程監控的SCADA系統，使油田已建或在建信息網絡向井口擴展，實現油井數據的實時傳送和信息網絡的無縫鏈接，逐步形成油田生產管理與監控一體化的信息中心，將成為油田井網監控和生產調度管理的整體解決方案。

2、油田概況

某油田高尚堡油田采油作業區位于唐海縣東南約25公里處，區域面積約70平方公里。管理著7座轉油站、43座計量站、5座注水站、1座聯合站和一座油氣處理廠。油田大多數的數據依靠人工完成，為實現整個油田統一管理和生產的自動化，通過建立ECHOSCADA系統實現油田的監視、控制和數據采集，實現聯合站、油氣處理廠、計量站、轉油站、注水站和現場測控單元數據的實時監測，為了實現對井口設備遠程的遙控，并能夠對生產數據的歸檔保存管理等。

3、系統結構

SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統，即數據采集與監視控制系統。SCADA系統的應用領域很廣，它可以應用于電力系統、給水系統、石油、化工等領域的數據采集與監視控制以及過程控制等諸多領域。在電力系統以及電氣化鐵道上又稱遠動系統。SCADA系統是以計算機為基礎的生產過程控制與調度自動化系統。它可以對現場的運行設備進行監視和控制，以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能。由于各個應用領域對SCADA的要求不同，所以不同應用領域的SCADA系統發展也不完全相同。

目前，國外已廣泛采用SCADA系統來實現對城市燃氣管道的自動監控和自動保護，并已發展成為燃氣管道自動控制系統的基本模式。SCADA系統的工作原理是：根據數據采集系統獲得的系統運行工況參數與設計工況參數的比較結果，然后通過由調節閥和與之配套的電動、氣動、電液聯動或氣液聯動執行機構以及檢測被調參數的儀表等組成的自動調節系統對某些偏離設計工況的運行參數進行自動糾偏調節。

ECHO SCADA 系統是真正的分布式數據采集與監控系統。系統上每一臺計算機都是一個獨立的節點，每個節點獨立執行系統初始分配的任務。這種結構的優點就是不會因為一個節點的離線而影響整個網絡的運行。ECHO SCADA系統通過客戶機/服務器模式進行節點對節點的通訊，是網絡上的節點共享數據。ECHO SCADA 系統在廣域網上運行時，遠程訪問不同位置上的節點就如同訪問本地局域網上的節點一樣。測控中心是EchoSCADA系統的核心，運行EchoSCADA軟件，負責現場測控單元的集中監控和系統的配置、管理、維護。硬件網絡拓撲圖如下：

4、軟件結構

系統軟件使用Windows XP平臺，安裝在SCADA 系統的操作站、歷史數據服務器、主備SCADA服務器中，主要是考慮到該操作系統在工業控制中使用的安全性和可靠性，保證整個系統的穩定性。數據庫軟件選用系統數據庫ORACLE9.i，安裝在系統歷史數據服務器中，完成系統的歷史數據的存儲、記錄等。

ESPIDER 軟件中的ESPIDER SQL/ODBC 模塊能方便地將EXPIDER SCADA實時數據庫中的實時數據插入ORACLE歷史數據庫中。

系統軟件結構如下圖：

二、系統分析

1、 采用先進的油田自動化技術提高油田生產效率：

提高油田生產效率，減輕油田生產人員的勞動強度，減低油田生產管理成本是EchoSCADA系統的主要目標。本系統為實現此目的實現了計量站油井遠程數據采集、遠程控制、遠程視頻監控等，為計量站油井實現無人值守打下了良好的基礎，同時有助于油田生產管理減員增效。具體子系統描述如下：

ECHO監控仿真子系統：該系統是整套油田自動化系統的基礎，主要實現抽油井、自噴井、螺桿泵井、計量站、轉油站等的參數采集與常規控制，操作員通過友好的人機界面可在遠端實現生產現場數據的巡檢和日常操作等所有功能，同時本系統還提供所有參數的異常報警，使操作員以最快的速度獲得現場生產的異常信息而及時進行處理，避免事故的發生。仿真子系統的典型界面如下：

ECHO計量子系統：計量子系統是ECHOSCADA系統的核心，它的核心任務是完成油井井號的選擇及決定單井的計量時間，實現油井油、氣、水三相自動計量。自動排序計量是操作員只要一次排好本日要計量所有的井號及相關參數，那么系統就會自動按順序執行計量工作，不在需要操作員額外的干預。

單井量油子系統：是安控公司針對油田生產計量的需要，研發、生產的國內含游桿泵抽油機流量計算系統。適用性強：實時連續計量，保證計量結果的真實性和代表性。在油井生產后期階段的間歇出油、間抽工作和井況變化較大的情況下，同樣能夠適用。 RTU與中控室的通信失敗不影響產量計量的連續性和計量精度。

視頻監視子系統：本系統采用的是嵌入式WEB服務器技術，現場不需要放置視頻主機，工作人員可以直接用瀏覽器（如IE）觀看瀏覽器上的界面。同時中控室放置兩臺大屏幕監視主機可同時監視32個現場的實時畫面。系統還具有控制云臺操作、集中與計劃錄象存儲、對講等功能。

2、 全面的自動化保護技術保障油田生產安全：

本套系統綜合其它各兄弟油田的安全生產經驗及本油田多年的生產安全技術積累，制定了比較完備的設備安全生產保護措施，具體描述如下：

計量間安全保護措施：計量間包括超壓報警，可燃氣體報警（轉油站）、設備故障報警、超溫報警等功能，發生報警時系統會自動聯動設備到安全狀態避免事故發生。

智能抽油機控制器安全模塊：抽油機具備負荷超載/欠載報警停機功能，有效減少抽油機卡桿斷桿事故的發生；同時具有油壓套壓超壓報警功能，提示工作人員注意油井是否有瞥壓的危險。

3、 高效、精細的能耗管理：

節能技術是當前油田生產非常關注并飛速發展的技術，本系統立足于冀東油田生產實際情況，有效利用現有資源，在不增加額外的節能設備及投資情況下實現精細的能耗管理。

智能抽油機控制器節能措施：智能控制器采集地下負荷功圖與電流圖，根據功圖做地質分析，為抽油機實現抽油間抽、空抽等節能控制提供直接的參考資料，同時提供了智能間抽、空抽控制的接口。

電量使用的能耗管理：系統可以計算出抽油機電機或螺桿泵的實時功率，統計每臺電機每小時、每天的有功和無功電能，提供每臺抽油機的用電量。同時可根據系統采集的功率因數等分析合適的電機功率，幫助工程師合理選擇電機實現能耗的精細管理。

4、 功能強大的輔助生產管理功能：

本系統開發時引入了智能生產管理概念，根據冀東油田實際生產情況和國內外油田生產管理及數據分析的先進理念與技術為冀東油田定制開發了一套油田生產信息管理系統EOPEN系統。

EOPEN功能描述：

①。具有數據采集和錄入功能：可采集油井、注水井、計量站、轉油站及層位、區塊的動態與靜態信息，并提供靈活的增加、刪除、修改功能。

②。方便的查詢功能：可輸入時間、井號或其它關鍵字的模糊查詢，可自定義查詢條件，查詢結果以文字、圖行、表格的方式表示，支持WEB瀏覽和菜單方式查詢。查詢信息包括采油設施基本信息、生產信息、管理信息、告警信息等。

③。系統采用開放式結構，預留各種數據接口，方便與各種系統互聯；具有方便的維護功能，和嚴謹的用戶安全管理。

5、 高技術含量的抽油機智能分析軟件：

安控依托本身技術優勢和多年的油田應用工程經驗，開發了ECHO油井示功圖分析軟件。軟件根據故障智能分析提供解決對策，工程師還可以完善對策庫，對每一次故障解決進行記錄使軟件具有自學習功能。工程師通過該軟件準確快速判斷油井生產情況，做出正確的解決方案。

6、 先進的信息化管理：

為了方便油田信息化管理，本系統開發了WEB發布功能，工作人員在取得一定權限后可利用WEB瀏覽器實時查看、查詢生產信息。系統利用微軟ITS新技術，遵循所見既所得的功能，除正常的頁面流程等發布外，實現了趨勢、報警、報表的實時WEB發布而不需要額外的數據庫服務器支持，降低了系統成本。

三、結語

北京安控科技發展有限公司成立以來，承建了國內多個油田中控室的自動化系統工程，憑借安控人的高尚的職業精神和辛苦的努力與付出，為中國的油田自動化事業作出了自己的貢獻。