基于物联网的油田或气田生产管控系统的制作方法

本实用新型涉及油气田生产管控技术领域，特别是涉及基于物联网的油田或气田生产管控系统。

背景技术：

当前，国际油价持续下跌，国内经济下行压力加大，石油石化市场需求萎缩，对上游企业造成的直接冲击使产、储、销矛盾突出，直接影响企业的收入和效益。

但是现有的油气田在生产过程中，信息化不统一，智能化不健全，由于油气生产现场庞大，需要的操作人员、管理人员、技术人员较多，致使油气生产过程解决技术问题慢，效率低。导致了油气生产效率低，难以保证进度。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种用计算机系统智能地管理的油田或气田，实现油、气田生产可视化、数据同步化、过程自动化、报警及时化和信息共享化。

本实用新型所采用的技术方案是：基于物联网的油田或气田生产管控系统，包括安装于油气井的智能监控子系统、安装于监控场站的站控子系统和安装于生产指挥中心的数据处理子系统，数据处理子系统连接并且上传数据至互联网服务器，互联网服务器直接驱动站控子系统；其中：

智能监控子系统包括RTU采集监控模块、油井或气井传感器、电机驱动器和视频监控模块；油井或气井传感器包括载荷传感器、压力传感器、温度传感器、流量传感器、液位传感器和智能电表；电机驱动器连接并且驱动油气井的机采设备电动机和注水站的机泵电动机；RTU采集监控模块采集电机驱动器的转速、冲程、冲次、功率，智能电表采集电路的电压、电流、频率和功率；油井或气井传感器通过Zigbee无线通信模块与RTU采集监控模块相连，电机驱动器通过RS通信模块与RTU采集监控模块相连接，视频监控模块通过以太网通信模块与RTU采集监控模块相连接；

站控子系统，包括可编程控制器和场站监控装置，场站监控装置包括井口智能加药装置、盘根皮带自调节装置、远程含水检测装置、远程电热杆控制装置和远程电加热控制装置，并且场站监控装置通过RS总线与可编程控制器连接；

数据处理子系统包括实时数据库、关系数据库、磁盘阵列存储装置、采集服务器、应用服务器、生产报警装置和WEB服务器，实时数据库和关系数据库通过光纤交换机与磁盘阵列存储装置相连接；其中：采集服务器采集并且运行参数数据和生产控制数据，然后存储到实时数据库中，应用服务器分析生产业务数据，输出及页面呈现功图计量数据和工况数据，并生成实时控制信息发送给电机驱动器和场站监控装置。

进一步地，场站监控装置监控的站点包括中转站、联合站、增压站和注水站。

进一步地，智能监控子系统通过局域以太网、互联网和G与数据处理子系统相连接，站控子系统通过RS通信模块与智能监控子系统相连接。

进一步地，站控子系统的场站监控装置还可以通过现场总线和工业以太网与可编程控制器相连接。

进一步地，智能监控子系统的电机驱动器还可以通过现场总线和工业以太网与RTU采集监控模块相连接。

进一步地，电机驱动器为变频或者伺服驱动器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：用计算机系统智能地管理油气田，实现油气田生产可视化、数据同步化、过程自动化、报警及时化和信息共享化。通过智能化油气田建设，实现油气田的“三个转变”：数据采集由人工采集、逐级上报向远程采集、集中共享的转变；生产管理由人工巡检、逐级反映向生产过程实时监控、动态指挥的转变；应急处置由事后现场分析处置向事前预测、事中控制、优化决策的转变。

油气田现场分为油（气）井和场站两类，油（气）井采用无人值守的形式，场站采用有人值守的形式。油（气）井采用无人值守的方式，以智能监控模块RTU作为无人值守站的数据通信中心，与油（气）井进行数据采集和通信。生产指挥中心的采集通服务器则通过RTU采集油（气）井的数据。油田的场站包括联合站、中转站、增压站、注水站等各类站控系统。站控系统是集数据采集、自动控制和智能分析于一体的综合管理系统，站控系统由负责数据采集的硬件部分和负责分析管理的软件部分构成。

通过本实用新型的使用，具体地实现了如下功能：

1、生产数据采集

生产数据采集是智能化油气田的基本功能，将机采井、注水井、配水间、注水站、油水集输管网、增压站、中转站、联合站等生产现场的油（气）井和场站的数据采集到数据库中，包括压力、温度、流量、液位、电流、电压、转速、频率、功率、载荷、冲程、冲次、视频以及油井功图等运行参数数据，经由现场RTU向生产指挥中心服务器通信，供后台SCADA和生产指挥系统平台使用，同时通过通信功能可以实现对现场的远程控制。

2、生产数据存储

生产指挥中心提供生产数据存储功能，构建智能化油气田上层应用所依赖的基础数据中心。生产数据存储不依赖于第三方关系型数据库，但可以与第三方关系型数据库进行数据通信，通过数据转储工具与其进行数据转储交互，共同构建上层应用所依赖的数据中心。另根据企业实际需求可建立云数据中心，实现更强大的数据存储交互。

3、生产实时监控

油井、供注水系统、增压站、中转站、联合站、管网等现场生产数据通过数据采集技术采集到中心实时数据库中，结合各生产场所的二维或者三维工艺流程图进行组态。操作管理人员可以随时随地的查看现场生产状况。

4、生产报警

通过对油（气）井、注水井、集输、增压站、中转站、联合站、管网设备装置生产运行状况的实时监视，对发生的任何异常情况，系统平台能及时通过各种报警方式提示通知相关操作管理人员。系统报警方式主要分为：声光、图像、屏幕图标闪烁以及视频监视联动等。

5、生产报表

通过表格的形式展示、操作、处理各级生产单位的井站、站场、管线等生产动态数据，生成各级符合实际生产需求的表格、图表和曲线。

6、功图计量

由实时数据库结合关系数据库共同完成示功图数据监控、设备工况分析及示功图显示，计算油（气）井的产量，判断抽油机的工况状态。通过功图对比与分析功能可以对任意时间段内的历史功图进行查询和分析，供生产调度人员对所有油（气）井进行工况分析和量油计产，同时和其它生产数据进行有效集成，形成统一的智能化油气田生产管控平台。

7、电子巡井

采用计算机替代员工每天去各个井场巡井，通过视频、抽油机参数、功图工况等信息直接在计算机上显示油水井实时动态。

油田智能化建设能使油田企业提高工作效率、系统效率、工作质量和管理水平，降低生产成本和员工劳动强度，增加企业经济效益和社会效益，能够改变现有用工模式，扁平化管理层级，对油田企业现有生产管理模式进行实质性的变革。使油田管理走向科学化和最优化，使企业业务流程规范化、信息资源共享最大化、制度管理科学化。从而促使企业整体水平的提升，增强石油企业在国际市场的竞争力。

附图说明

图1为基于物联网的油田或气田生产管控系统的原理框图；

图2为图1 的实施例的通信网络构架图；

图3为图1 的实施例的采油生产现场架构图；

图4为图1的实施例的注水生产现场架构图；

其中：1-智能监控子系统，11- RTU采集监控模块，12-油井或气井传感器，121-载荷传感器，122-压力传感器，123-温度传感器，124-流量传感器，125-液位传感器，126-智能电表；13-电机驱动器，131-机采设备电动机，132-注水站的机泵电动机；14-视频监控模块；

2-站控子系统，21-可编程控制器，22-场站监控装置，221-井口智能加药装置，222-盘根皮带自调节装置，223-远程含水检测装置，224-远程电热杆控制装置，225-远程电加热控制装置；

3-数据处理子系统，31-实时数据库，32-关系数据库，33-磁盘阵列存储装置，34-采集服务器，35-应用服务器，36-生产报警装置，37-WEB服务器，38-光纤交换机；

4-Zigbee无线通信模块，5-RS485通信模块，6-以太网通信模块，7-联网服务器。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，该实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型的保护范围构成限定。

如图1所示，基于物联网的油田或气田生产管控系统，包括安装于油气井的智能监控子系统1、安装于监控场站的站控子系统2和安装于生产指挥中心的数据处理子系统3，数据处理子系统3连接并且上传数据至互联网服务器7，互联网服务器7直接驱动站控子系统2。

如图3所示，智能监控子系统1包括RTU采集监控模块11、油井或气井传感器12、电机驱动器13和视频监控模块14；油井或气井传感器包括载荷传感器121、压力传感器122、温度传感器123、流量传感器124、液位传感器125和智能电表126；电机驱动器13连接并且驱动油气井的机采设备电动机131和注水站的机泵电动机132；RTU采集监控模块11采集电机驱动器13的转速、冲程、冲次、功率，智能电表126采集电路的电压、电流、频率和功率；油井或气井传感器12通过Zigbee无线通信模块4与RTU采集监控模块11相连，电机驱动器13通过RS485通信模块5与RTU采集监控模块11相连接，视频监控模块14通过以太网通信模块6与RTU采集监控模块11相连接。

如图3和图4所示，站控子系统2，包括可编程控制器21和场站监控装置22，场站监控装置22包括井口智能加药装置221、盘根皮带自调节装置222、远程含水检测装置223、远程电热杆控制装置224和远程电加热控制装置225，并且场站监控装置22通过RS485总线与可编程控制器21连接。

如图2所示，数据处理子系统3包括实时数据库31、关系数据库32、磁盘阵列存储装置33、采集服务器34、应用服务器35、生产报警装置36和WEB服务器37，实时数据库31和关系数据库32通过光纤交换机38与磁盘阵列存储装置33相连接；其中：采集服务器34采集并且运行参数数据和生产控制数据，然后存储到实时数据库31中，应用服务器35分析生产业务数据，输出及页面呈现功图计量数据和工况数据，并生成实时控制信息发送给电机驱动器13和场站监控装置22。

在上述实施例中，场站监控装置22监控的站点包括中转站、联合站、增压站和注水站。智能监控子系统1通过局域以太网、互联网和4G与数据处理子系统3相连接，站控子系统2通过RS485通信模块与智能监控子系统相连接。站控子系统2的场站监控装置22还可以通过现场总线和工业以太网与可编程控制器21相连接。

在上述实施例中，智能监控子系统1的电机驱动器13还可以通过现场总线和工业以太网与RTU采集监控模块相连接。电机驱动器13为变频或者伺服驱动器。

本实用新型的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本实用新型的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本实用新型的精神，都在本实用新型的保护范围内。