一种用于油气生产的远程监控的方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于油气生产的远程监控管理方法及系统，主要利用物联网技术，通过传感、射频、通讯等手段，对油气水井、计量间、油气站库、油气管网等生产对象进行全面的感知，实现生产数据、设备状态信息在生产指挥中心及生产控制中心集中管理和控制，支持油气生产过程管理，进一步提高油气田生产决策的及时性和准确性。其中，该系统包括：数据采集与监控子系统，设置在油气生产现场，包括安装在生产设备上的传感器、RTU或DCS，用于自动采集生产设备的状态参数，并对状态参数、参数的精确度和设备标识及属性进行规范，形成监测数据；数据传输子系统，用于传输监测数据；生产管理子系统，用于根据监测数据进行生产状况检测、分析诊断和预测预警。
【专利说明】-种用于油气生产的远程监控的方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明应用于油气生产领域，是指一种利用物联网技术实现油气生产远程监控的 方法及系统。
【背景技术】
[0002] 目前在油气生产领域，传统的油气生产监控与管理方法是使用SCADA技术，是一 种以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。由于SCADA系统建在生产网内，紧 靠生产单元，无法实现远程监控；不同的生产单元，会建设不同的SCADA系统，系统之间信 息独立，数据不能实现共享；由于油气生产环节的井、站、库、管网等生产装置是一个密切相 关的整体，SCADA系统无法实现设备的关联以及油田整体监控。随着生产的发展，利用先进 技术实现生产设备无人值守、生产状态远程监控、生产过程联动分析等需求迫在眉睫。
【发明内容】
[0003] 随着互联网以及物联网技术的发展，本发明将传统SCADA系统发展到物联网平 台，实现生产方式的转变和管理水平的提高。将传统的人工巡井变为电子巡井，实现生产效 率的显著提高。并将监控管理的范围扩大到互联网可到达的任何一个地方，实现生产管理 模式的改变。
[0004] 为达到上述目的，本发明提出了一种用于油气生产的远程监控方法，所述方法包 括：步骤1，利用安装在油气生产现场的生产设备上的传感器、RTU或DCS，自动采集生产设 备的状态参数，并对所述生产状态参数、参数的精确度和设备标识及属性进行规范，形成监 测数据；步骤2,利用有线传输方式或无线传输方式传输所述监测数据；步骤3,根据所述监 测数据进行生产状况检测、分析诊断、预测预警。
[0005] 为达到上述目的，本发明还提出了一种用于油气生产的远程监控系统，包括：数据 采集与监控子系统、数据传输子系统、生产管理子系统；其中，所述数据采集与监控子系统， 设置在油气生产现场，包括安装在生产设备上的传感器、RTU或DCS，用于自动采集生产设 备的状态参数，并对所述生产状态参数、参数的精确度和设备标识及属性进行规范，形成监 测数据；所述数据传输子系统，用于接收并传输所述监测数据至所述生产管理子系统；所 述生产管理子系统，用于根据所述监测数据进行生产状况检测、分析诊断、预测预警。
[0006] 本发明提出的用于油气生产的远程监控系统及方法是利用自动化控制、传感等技 术，设计构建的一套整体方法及系统，包括以下创新点：
[0007] 1、架构创新：采用分布式、双网络架构，使用单向隔离网闸保障数据的安全性，在 生产网实现远程监控，在办公网实现远程数据分析与管理。本发明使用此架构实现了传统 控制网络与信息化网络融合，使传统采集的数据可直达后端，进行广义的综合分析、应用决 策，真正实现工业化与信息化"两化"融合。
[0008] 2、油气生产监控管理采用物联网技术，实现真正意义的远程化。从传统监控方式 的独立自动控制系统，数据不能共享，无法实现整个作业区集中监控，中小型站场不能实现 无人化管理，到物联网系统将油气生产自控系统，通过安全手段传输到办公网，实现了真正 的远程集中管理。
[0009] 3、较之以往只有本地性、局限性的控制系统，本发明具有互联网范围的广义性、全 面性等特点。
[0010] 4、功能创新：生产管理子系统可以满足不同层级的应用需求，从井场、站场、作业 区、矿、油气田公司到集团公司总部，可实现监控、分析、预测、管理甚至决策支持。
[0011] 5、采用云技术作为支撑平台，软硬件资源采用IAAS(Infrastructure-as-a-Servi ce，基础设施即服务）技术，平台采用PAAS(Platform-as-a_Service，平台即服务）技术。
[0012] 6、物联设备智能管理、开放型云计算、移动应用、开发中间件的应用，保证了系统 的先进性。
[0013] 本发明提出的用于油气生产的远程监控系统及方法是利用物联网技术，通过传 感、射频、通讯等手段，对油气水井、计量间、油气站库、油气管网等生产对象进行全面的感 知，实现生产数据、设备状态信息在生产指挥中心及生产控制中心集中管理和控制，支持油 气生产过程管理，进一步提高油气田生产决策的及时性和准确性。从而可以真正的实现在 远程监控油井的状态，在发现问题后及时采取有效措施，实现井区以及中小站厂无人值守， 节约了一线员工的数量，实现监控管理部门由环境恶劣的地区后移，大大改善员工的工作 环境。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不 构成对本发明的限定。在附图中：
[0015] 图1为本发明一实施例的远程监控系统的结构示意图。
[0016] 图2为图1中数据采集与监控子系统的具体结构示意图。
[0017] 图3为图1中生产管理子系统的具体结构示意图。
[0018] 图4为图1中另一实施例的数据采集与监控子系统的具体结构示意图。
[0019] 图5为本发明一具体实施例的远程监控系统的总体架构示意图。
[0020] 图6A及图6B为本发明一具体实施例的两种远程监控模式的示意图。
[0021] 图7为本发明一实施例的远程监控方法的流程图。
[0022] 图8为图7中步骤3的详细流程图。
【具体实施方式】
[0023] 以下配合图式及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所 采取的技术手段。
[0024] 图1为本发明一实施例的远程监控系统的结构示意图。如图1所示，该系统包括：
[0025] 数据采集与监控子系统10,设置在油气生产现场，包括安装在生产设备上的传感 器、RTU (Remote Terminal Unit，远方数据终端）或 DCS (Distributed Control System，分 布式控制系统），用于自动采集生产设备的状态参数，并对生产状态参数、参数的精确度和 设备标识及属性进行规范，形成监测数据；
[0026] 数据传输子系统20,用于接收并传输监测数据至生产管理子系统30 ;
[0027] 生产管理子系统30,用于根据监测数据进行生产状况检测、分析诊断、预测预警。
[0028] 在本实施例中，数据采集与监控子系统10部署在井场、站厂至作业区层级，对生 产现场的数据进行采集，并实现监控功能。
[0029] 数据传输子系统20部署在井场、站厂至作业区层级，实现井场、站厂至作业区的 有线/无线数据通信。作业区以下建设生产网，实现生产数据的采集和控制。
[0030] 生产管理子系统30可部署在油气田公司等非生产现场或某些大型中心站厂，以 满足各级人员对油气生产状况的监测、分析诊断、预测预警等。
[0031] 在本实施例中，图2为图1中数据采集与监控子系统的具体结构示意图。如图2 所示，数据采集与监控子系统10包括：
[0032] 运行参数自动采集单元101，用于监测并获取油气生产相关环节的生产数据；
[0033] 生产环境自动监测单元102,用于监测并获取生产环境、可燃气体浓度、有毒有害 气体浓度等数据；
[0034] 物联网设备状态自动监测单元103,用于监测并获取物联网设备的标识、位置、工 作状态数据；
[0035] 生产过程自动监测单元104,用于监测油井、气井、供注入井，站库场、集输管网、供 注管网、实时生产过程数据。
[0036] 数据采集与监控子系统10实现生产监测包括的具体内容如下表1所述，其中所有 项都在作业区和中心站层级进行监控：
[0037] 表1生产监测内容
[0038]
【权利要求】
1. 一种用于油气生产的远程监控方法，其特征在于，所述方法包括： 步骤1，利用安装在油气生产现场的生产设备上的传感器、RTU或DCS,自动化采集生 产设备的状态参数，并对状态参数、参数的精确度、设备标识及属性进行规范，形成监测数 据； 步骤2,利用有线传输方式或无线传输方式传输所述监测数据； 步骤3,根据所述监测数据进行生产状况检测、分析诊断、预测预警。
2. 根据权利要求1所述的用于油气生产的远程监控方法，其特征在于，所述步骤1包 括： 监测并获取油气生产相关环节的生产数据； 监测并获取生产环境数据、可燃气体浓度数据、有毒有害气体浓度数据； 监测并获取物联网设备的标识、位置、工作状态数据； 监测油井、气井、供注入井，站库场、集输管网、供注管网、实时生产过程数据。
3. 根据权利要求1所述的用于油气生产的远程监控方法，其特征在于，所述步骤2中， 所述有线传输方式包括：光纤传输； 所述无线传输方式包括；McWiLUWiMax、网桥、GPRS、3G、TD-LTE的至少其中之一。
4. 根据权利要求3所述的用于油气生产的远程监控方法，其特征在于，所述步骤2采用 分布式、双网络架构，利用单向隔离网间保障数据的安全性，在生产网实现远程监控，在办 公网实现远程数据分析与管理。
5. 根据权利要求1所述的用于油气生产的远程监控方法，其特征在于，所述步骤3还包 括： 步骤31，接收并展示所述监测数据； 步骤32,根据所述监测数据进行生产检测、分析诊断、预测预警生成自动监控信号； 步骤33,接收操作人员输入的外部控制指令，生成手动监控信号； 步骤34,根据所述自动监控信号或手动控制信号控制所述油气生产现场的生产设备工 作状态。
6. 根据权利要求5所述的用于油气生产的远程监控方法，其特征在于，所述步骤34包 括： 对于抽油机井，根据所述自动控制信号或手动控制信号控制抽油机井启停； 对于电粟井，根据所述自动控制信号或手动控制信号控制电粟井的工作电流、电压、频 率； 对于气井，根据所述自动控制信号或手动控制信号控制气井阀口的关断；手工开启； 对于注入井，根据所述自动控制信号或手动控制信号控制注入阀口开度或闭合。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的用于油气生产的远程监控方法，其特征在于，所 述远程监控方法采用物联网技术实现油气生产现场的生产设备的监测及控制。
8. 根据权利要求1-6中任一项所述的用于油气生产的远程监控方法，其特征在于，所 述远程监控方法采用云技术作为支撑平台，其中软硬件资源采用IAAS技术，所述支撑平台 采用PAAS技术，开放型云计算、移动应用、开发中间件的应用。
9. 一种用于油气生产的远程监控系统，其特征在于，包括：数据采集与监控子系统、数 据传输子系统、生产管理子系统；其中， 所述数据采集与监控子系统，设置在油气生产现场，包括安装在生产设备上的传感器、 RTU或DCS,用于自动采集生产设备的状态参数，并对所述状态参数、参数的精确度和设备 标识及属性进行规范，形成监测数据； 所述数据传输子系统，用于接收并传输所述监测数据至所述生产管理子系统； 所述生产管理子系统，用于根据所述监测数据进行生产状态检测、分析诊断和预测预 警。
10. 根据权利要求9所述的用于油气生产的远程监控系统，其特征在于，所述数据采集 与监控子系统包括： 运行参数自动采集单元，用于监测并获取油气生产相关环节的生产数据； 生产环境自动监测单元，用于监测并获取生产环境、可燃气体浓度、有毒有害气体浓度 等数据； 物联网设备状态自动监测单元，用于监测并获取物联网设备的标识、位置、工作状态数 据； 生产过程自动监测单元，用于监测油井、气井、供注入井，站库场、集输管网、供注管网 实时生产过程数据。
11. 根据权利要求9所述的用于油气生产的远程监控系统，其特征在于，所述数据传输 子系统，用于接收所述监测数据并传输至所述生产管理子系统包括： 利用有线传输方式或无线传输方式。
12. 根据权利要求11所述的用于油气生产的远程监控系统，其特征在于，所述有线传 输方式包括：光纤传输； 所述无线传输方式包括；McWiLUWiMax、网桥、GPRS、3G、TD-LTE的至少其中之一。
13. 根据权利要求12所述的用于油气生产的远程监控系统，其特征在于，所述数据传 输子系统采用分布式、双网络架构，利用单向隔离网间保障数据的安全性，在生产网实现远 程监控，在办公网实现远程数据分析与管理。
14. 根据权利要求9所述的用于油气生产的远程监控系统，其特征在于，所述生产管理 子系统包括： 监测数据展示单元，用于接收并展示所述监测数据； 监测数据处理单元，用于根据所述监测数据进行生产状况检测、分析诊断、预测预警生 成自动监控信号； 本地控制单元，用于接收操作人员输入的外部控制指令，生成手动监控信号。
15. 根据权利要求14所述的用于油气生产的远程监控系统，其特征在于，所述数据采 集与监控子系统，还用于接收并根据所述自动监控信号或手动控制信号控制所述油气生产 现场生产设备的工作状态。
16. 根据权利要求15所述的用于油气生产的远程监控系统，其特征在于，所述数据采 集与监控子系统还包括： 抽油机井控制单元，用于根据所述自动控制信号或手动控制信号控制抽油机井的启 停； 电粟井控制单元，用于根据所述自动控制信号或手动控制信号控制电粟井的工作电 流、电压、频率； 气井控制单元，用于根据所述自动控制信号或手动控制信号控制气井阀口的关断或实 施手工开启； 注入控制单元，用于根据所述自动控制信号或手动控制信号控制注入阀口的开度或闭 A n〇
17. 根据权利要求9-16中任一项所述的用于油气生产的远程监控系统，其特征在于， 所述远程监控系统采用物联网技术实现油气生产现场的生产设备的监测及控制。
18. 根据权利要求9-16中任一项所述的用于油气生产的远程监控系统，其特征在于， 所述远程监控系统采用云技术作为支撑平台，其中软硬件资源采用IAAS技术，所述支撑平 台采用PAAS技术，开放型云计算、移动应用、开发中间件的应用。
【文档编号】G05B19/418GK104460609SQ201410655367
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】龚仁彬, 李先奇, 汤林, 班兴安, 李群, 曲京, 丁建宇, 柴永财, 王从镔, 姚刚, 曹戈俊, 李金诺, 马刚 申请人:中国石油天然气股份有限公司