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油氣水井生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)iPES運維系統(tǒng)的研制及應用

油氣水井生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)iPES運維系統(tǒng)的研制及應用

1  引言

油氣水井生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)iPES是一套基于自動化技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術、系統(tǒng)工程技術以及油氣田開發(fā)專業(yè)技術,以提高油田數(shù)字化水平、單井產(chǎn)能、系統(tǒng)效率和降低能耗為目的,集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)預測、工程分析、遠程計量、優(yōu)化設計、措施計劃安排、控制執(zhí)行等于一體的綜合信息平臺。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r采集單井生產(chǎn)數(shù)據(jù),系統(tǒng)化地對單井工況進行診斷,對生產(chǎn)趨勢進行預測,主動預防、預警可能出現(xiàn)的生產(chǎn)異常,并能持續(xù)不斷的對單井生產(chǎn)進行優(yōu)化,從而顯著改善單井的生產(chǎn)管理水平,提高生產(chǎn)效率,降低員工的生產(chǎn)勞動強度,從而實現(xiàn)油田精細化管理的目標。該系統(tǒng)自2011年推出以來,在全國各大油田累計新部署和升級應用已超過10000口油水井,為油田用戶實現(xiàn)了相當可觀的經(jīng)濟價值。

隨著當前中石油、中石化等各大油田企業(yè)在油田數(shù)字化建設的不斷推動和深入,越來越多的油氣水井通過現(xiàn)場安裝數(shù)據(jù)自動采集、監(jiān)控裝置及自動化控制設備,實現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時采集、生產(chǎn)過程遠程監(jiān)控等目標。據(jù)統(tǒng)計,在單井方面,僅中石油一家已經(jīng)實現(xiàn)數(shù)字化自動采集和監(jiān)控的油氣水井就達到約2.36萬口,占總井數(shù)的比例為10.3%。隨著油田數(shù)字化、智能化的不斷推進,這一數(shù)字和比例還將進一步提升,隨之而來的油水井自動化維護工作量也將不斷加大,對于大港、青海、長慶等這些自動化完成程度較高的油田中,油水井自動化運行維護的需求亦相當迫切。當前各大石油公司在油水井自動化運行和維護方面面臨的突出矛盾和問題主要包括:

1)各油田已建成的自動化系統(tǒng),運維效率低、成本高,導致系統(tǒng)難以發(fā)揮出應有的效果;

2)專業(yè)運維人員匱乏,素質(zhì)相對較低,且缺乏專業(yè)技術培訓;

3)缺乏相應管理系統(tǒng)對整個油田自動化系統(tǒng)的后期運行維護進行高效且系統(tǒng)化的管理,包括任務下達,人員及車輛調(diào)配管理、成本控制等;

4)隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的深入發(fā)展,自動化運維工作在管理理念、認識理念、體制、流程、組織模式及工作習慣上均會發(fā)生較大改變,需要進行深入的探索與發(fā)現(xiàn)。

為系統(tǒng)性解決上述問題,北京雅丹石油技術開發(fā)有限公司與中國石油大學、大港油田、青海油田等單位密切合作,深入研究開發(fā)了油氣水井生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)iPES運行維護系統(tǒng)(簡稱iPES運維系統(tǒng))。該系統(tǒng)的設計不僅針對雅丹iPES運行維護的需求,同時可以兼容其他單井自動化系統(tǒng)運維的需要。

2  系統(tǒng)的目標、組成、特色與流程

2.1  系統(tǒng)目標

油氣水井生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)iPES運行維護系統(tǒng)的目標用戶為油田自動化與信息化管理單位;其管理對象為油田物聯(lián)設備以及相關的運維隊伍與裝備(車輛物資等)。該系統(tǒng)可以滿足油田用戶在提高油水井自動化運維效率,優(yōu)化運維流程、降低運維成本,促進油田單井自動化系統(tǒng)健康與高效運行等方面的迫切需求。

油氣水井生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)iPES運行維護系統(tǒng)主要建設目標為:建設一套配合iPES等油田單井自動化系統(tǒng)可實現(xiàn)自動化油水井設備狀態(tài)監(jiān)測、報警管理、系統(tǒng)運行狀況統(tǒng)計分析、運維計劃制定、調(diào)度指揮、任務管理的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

2.2  系統(tǒng)組成

油氣水井生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)iPES運行維護系統(tǒng)由指揮調(diào)度中心、物資設備庫、運維站點、現(xiàn)場庫、車載移動平臺、智能移動終端組成,其硬件和軟件組成如表1所示。

1  iPES運維系統(tǒng)軟、硬件組成表

 iPES運維系統(tǒng)組成結構如圖1所示:

1 運維系統(tǒng)結構簡圖

2.3  系統(tǒng)特色

1)通過工況診斷和設備故障報警可快速形成運維任務,減少生產(chǎn)損失;

2)可方便、快捷的對安裝、維修、巡檢等運維任務進行管理,并可通過車載平臺或智能移動終端進行專家遠程會診與領導遠程指揮決策;

3)實現(xiàn)對物聯(lián)設備智能管理、使用狀況評估及庫存管理,可更好地為用戶的設備采購提供參考和制定采購計劃;

4)通過調(diào)度記錄和運維人員管理記錄,可定量化掌握運維人員的工作情況,便于工作業(yè)績考核;

5)方便運維單位進行成本核算,并有助于降低用戶的運維成本。

2.4系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)的主要工作流程如圖2所示。

2 運維系統(tǒng)工作流程簡圖

3  系統(tǒng)功能

iPES運行維護系統(tǒng)包括系統(tǒng)管理、報警管理、任務管理、設備管理、人員管理、成本管理等六大功能子系統(tǒng),iPES運維系統(tǒng)各部分主要功能如圖3所示:

3  iPES運維系統(tǒng)主要功能

3.1  系統(tǒng)管理

實現(xiàn)整個系統(tǒng)的模塊配置、界面設置等功能,是整個系統(tǒng)框架的管理。分別包括系統(tǒng)組織機構管理、崗位用戶管理、系統(tǒng)配置和系統(tǒng)日志。

3.2  報警管理

1)工況診斷報警

 經(jīng)過iPES系統(tǒng)診斷分析后,形成需要運維系統(tǒng)解決或確認的問題,轉交給運維調(diào)度安排相應的任務。

2)物聯(lián)設備故障報警

由運維調(diào)度通過對各種類型報警進行分析與確認,形成運維任務。

3.3  任務管理

任務管理是iPES運維系統(tǒng)的核心功能。

1)安裝任務管理

實現(xiàn)物聯(lián)設備安裝工單的查詢接收及下載、安裝的指導步驟、無線物聯(lián)設備綁定、設備檢測、設備安裝工況追蹤情況和任務完成確認情況等。

2)維修任務管理

實現(xiàn)維護保養(yǎng)工單的查詢及下載、維護保養(yǎng)工單內(nèi)容、維護保養(yǎng)準備內(nèi)容、智能移動終端、維護保養(yǎng)信息反饋和維護保養(yǎng)工作完成確定等。

3)巡檢任務管理

實現(xiàn)巡檢任務工單的查詢及下載、巡檢工單的內(nèi)容、巡檢準備內(nèi)容、無線物聯(lián)(智能移動終端)、巡檢工作單、巡檢信息反饋和巡檢完成確定等。

4)任務工單管理

任務工單管理主要包括:工單模板管理、工單綜合查詢、工單統(tǒng)計分析、工單統(tǒng)計分析。

5)遠程決策指揮管理

對于各類任務執(zhí)行過程中的疑難問題或突發(fā)狀況,可通過車載平臺或智能移動終端上的遠程視頻會議模塊,將現(xiàn)場狀況實時傳回調(diào)度中心,進行專家遠程會診與領導遠程指揮決策。

3.4  設備管理

1)物聯(lián)設備智能維護管理

由系統(tǒng)根據(jù)設備運行時間與條件,根據(jù)設備生產(chǎn)指標與專家經(jīng)驗,通過系統(tǒng)智能生成一定時間內(nèi)的巡檢與維修任務工單,作為常規(guī)任務的一部分。

2)物聯(lián)設備使用狀況評估

對各種物聯(lián)設備的實際使用狀況(故障率、維修時間)進行統(tǒng)計分析,分別按照設備類型與生產(chǎn)廠家進行排名,為設備采購提供參考。

3)智能移動終端管理:終端軟件配置、升級;使用狀況評估。

4)車載移動平臺管理:車載平臺軟件配置、升級;硬件使用狀況評估。車輛位置信息、油量信息管理等。

5)設備庫存管理

1)現(xiàn)場庫存管理:根據(jù)系統(tǒng)在用情況,定期填報常規(guī)物料需求單。

2)公司庫存管理:現(xiàn)場實際設備與物聯(lián)消耗狀況,定期編制采購計劃。

3.5  人員管理

主要包括:調(diào)度管理記錄、運維工程師管理記錄;

1)調(diào)度記錄:單位時間內(nèi)任務量統(tǒng)計,任務完成率統(tǒng)計、工作時間統(tǒng)計;

2)運維工程師管理記錄:單位時間內(nèi)任務量統(tǒng)計,任務完成率統(tǒng)計、維修任務工作時間統(tǒng)計(由智能終端記錄)、返修率統(tǒng)計、安全施工記錄、工作效率計算與排名。

3.6  成本管理

由系統(tǒng)對一段時間(周、月、季、年)內(nèi)運維單位的成本進行詳細的核算,主要包括運維設備采購費用、人員成本、車輛運行與維護成本。各運維單位可按單井運維成本進行考核評比。

4  系統(tǒng)應用

該系統(tǒng)目前已在青海油田已安裝iPES系統(tǒng)的單位完成了初步部署,經(jīng)過半年多的應用,取得了以下成果:

1)通過報警管理和任務管理功能的應用,部署該系統(tǒng)單位的自動化單井上線率由83%左右提高到了95%以上。

2)通過設備管理功能的應用,有效提高了設備安裝質(zhì)量和設備維護操作的標準化,使得單井維護工作量減少15%以上,iPES運維成本下降了10%。

3)通過系統(tǒng)的模擬運行和運行數(shù)據(jù)的智能管理,使得IPES系統(tǒng)維護人員在完成同樣技能培訓的前提下,培訓周期由6個月下降到3個月。

4)該系統(tǒng)的部署還實現(xiàn)了運維工作的量化考核,有效提高了運維人員的工作積極性。

5  結束語

目前物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展一日千里,作為一套為物聯(lián)網(wǎng)服務的系統(tǒng),必須定期根據(jù)技術發(fā)展與用戶新的需求進行有針對性的更新。更新的主要包括移動客戶端的開發(fā)、RFID深度應用、人工智能技術應用、云平臺建設等。

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