非密闭油气生产全过程全时段管控系统

贾炜镔，谢秀川

1.中国石油华北油田分公司第三采油厂，河北河间 062450

2.中国石油华北油田分公司技术监督检验处，河北任丘 062552

非密闭油气生产全过程全时段管控系统

贾炜镔1，谢秀川2

1.中国石油华北油田分公司第三采油厂，河北河间 062450

2.中国石油华北油田分公司技术监督检验处，河北任丘 062552

华北油田公司第三采油厂29%的原油生产依靠边零井拉油点，储运依靠油罐车以非密闭方式进行，因此管理难度大，成为效能监察的难点。建设的管控系统，实现了非密闭油气生产全过程、全时段的智能管控。结合工程实际，首先介绍了管控系统设计目标，而后论述了拉油点的视频监控、储油罐液位监测、广域集群调度指挥、单井及运输车辆智能电子锁封等关于系统管控的模式，最后介绍了采油厂所辖工区管控系统建设情况、管控实施效果、经济效益等。实践证明，管控系统的建设，实现了警保联动一体化、治安风险监控常态化、原油运输管理智能化、快速反应程序化、防范打击精确化。

非密闭油气生产；管控系统；智能化管理

华北油田第三采油厂原油生产能力117万t/a，其中29%的原油生产依靠边零井拉油点，储运则依靠油罐车以非密闭方式进行。拉油点生产管理工作主要包括将生产的原油直接输进单井储罐临时储存及由油罐车拉运至联合站两部分。这些边零井拉油点由于地处偏远，拉运线路长，因此管理难度大，成为效能监察的难点。首先，传统一次性机械铅封技术含量低，易被仿制，且用量大，不能重复使用，成本高；其次，拉油点信息化程度低，装油过程由人工操作，缺少技防手段，无视频监控，不能实施监管与过程追溯，不能实时准确反映储油罐液面及变化趋势，管理效率低，存在管理漏洞；其三，拉油罐车缺少实时技防，不能实时掌握拉油罐车的油罐口开关状态，不能实现拉油罐车与装卸油点的位置绑定。因此，在对这些边零井拉油点进行效能监察过程中，需要通过规范业务流程以及增强对卸车现场、拉油车辆等各个管理环节的监管，并不断加大督查力度，强化制度落实，巩固监察成果，才能提高拉油点的综合管理水平。

1 管控系统设计目标

根据优化管理环境、提升防范能力、强化警保联动、突出全网覆盖的总体指导思想以及统一建设、集中管理的设计方针，以油田通信空间位置服务平台为依托，将所有拉油点及运输罐车纳入中心监管网络内，达到拉油点无人值守、运输罐车全天候监控、装卸点智能管理、警保力量科学整合、治安防范全厂覆盖的智能网络管理目标，见图1。

2 系统的管控模式[1-2]

图1 系统设计目标示意

非密闭油气生产全过程、全时段管控系统是一个综合性的管理系统，它囊括了拉油点现场以及在途运输油罐车的全方位管控。系统采用移动互联网、物联网和云计算概念，基于油田通信空间位置信息云服务平台，将所有的拉油点和所有的运油罐车全部纳入一个综合监管网络内，通过多级监控模式，对原油拉运进行统一的智能监管，拉油点及油罐车智能管理子系统，形成了非密闭油气生产的全过程、全时段闭环式管控新模式，见图2。

图2 管控模式

2.1 拉油点视频监控[3]

拉油点视频监控基于无线网桥传输视频技术实现无线数据通讯，具有安装开通快捷、维护方便等诸多优点。在各装卸油生产现场，设置无线视频监控点，在油田总控室，建立系统监控中心，实现对生产作业岗位现场数据、图像的采集、传输、分析、报警、监控及处理功能，以及对油井工作状态的远程监控，降低了工人的劳动强度。

系统再把油田作业视频图像传送到生产作业区，在将图像信息随时存储到本地硬盘录像机的同时，通过无线网桥将现场情况发送至工区值班室，监控人员可以根据需要全面监控现场的作业情况。拉油点及装油作业视频监控效果见图3。

图3 拉油点及装油作业视频监控

2.2 拉油点储油罐液位监测[4-5]

储油罐液位是油气生产的一个重要参数，是判断拉运与否的标志。液位测量的方法很多，针对不同的工况和介质，可以采用不同测量原理的液位计，常用的有静压式、浮球式、重锤式、超声波式等。针对槽罐中有搅拌、温度高、蒸汽大、介质腐蚀性强等恶劣条件，本系统选用性能优越的导波雷达液位计进行监控测量，见图4。

图4 DR7100系列导波雷达液位计

拉油点储油罐液位监测主要实现以下功能：

（1）通过液位监测系统实时展示油罐存储状况。

（2）准确反映某阶段内储油的变化趋势。

（3）提供液位界面高低报警信号。

（4）提供油罐液位异常报警功能。

（5）完成报表统计或打印。

2.3 拉油点广域集群调度指挥

传统的模拟对讲系统是广泛使用的通信调度工具，一般需要通过专门规划的无线通讯频率和专用的对讲承载工具，在一定的覆盖范围内实现，具有专用性、地域性的特点。传统对讲调度系统覆盖范围较小，需要建立专门通信和中继天线，投资成本较高。

广域集群调度指挥系统是利用IP交换、RoIP、话音激活等技术，通过IP网络，来实现不同区域、不同网络之间终端互联互通和联合指挥调度的解决方案。广域集群调度指挥系统业务功能见表1。该系统发挥无线网络和有线网络各自的优势，充分整合现有通信资源，有效地扩大无线指挥调度网的覆盖区域，延伸无线通信距离，可以建立更加灵敏有效、功能强大、操作简单的无线网络通信调度指挥系统，达到快速反应、精确指挥的目标。该系统可以进行车辆的痕迹查询和数据查询，见图5。

广域集群对讲系统主要有以下几方面的优点[6]：

表1 拉油点广域集群调度指挥系统业务功能

图5 调度指挥系统痕迹查询

（1）群组功能强大，群组内用户容量大，群组呼叫，适用于现场指挥、现场协调的工作场景。

（2）跨域联动，不受地域、距离限制，可实现远程的实时调度。

（3）发言管理，实现分权限强行插入发言，优先下达紧急指令。

（4） 组网简单，依托无线IP网络，只需增加PTT服务器可实现PTT系统。

（5）多网融合，基于IP网络，可以使用各种网络进行互通，如：电信（CDMA1x，EVDO）/移动（GPRS，TD-SCDMA）/联通（GPRS，WCDMA）。

2.4 拉油点单井及运输车辆智能电子锁封

根据拉油点储油罐和油罐车的结构特点，在现有的防盗措施基础上，结合物联网RFID射频识别技术，采用RFID电子签封方式，通过对油罐车装油口、卸油口及单井储油罐装油鹤管进行有效控制。

2.4.1 单井电子锁封子系统

单井电子锁封子系统主要由电控开关模块、RFID接收发送模块、远程无线控制器组成，通过RFID射频与主机通信，铅封主机再与监控中心服务器交换数据，实现远程智能监控管理。

第一，在储油罐装油鹤管安装电子锁，锁开关的所有实时状态信息都会被平台实时监控和记录，实现全过程可视化追溯。

第二，储油罐装油鹤管采用高机械强度的电子铅封锁设备，系统施封后，阀门无法打开，有效杜绝油品偷盗事件发生。遇到暴力破坏阀门时，平台能实时报警。

第三，储油罐电子锁控主机和装油鹤管电子锁的ID在后台成功匹配后，通过IC卡鉴权，通过后才能实现解封，符合安全监管要求[7-9]。

2.4.2 油罐车电子锁封子系统

油罐车电子锁封无线监控子系统如图6所示，它主要由油口开关信号发生器、主机采集器、显示屏、电源盒、电子钥匙组成。信号发生器也即传感器探头、动静组件配合开关动作触发信息，主机采集处理探头数据，串口通讯，显示屏显示本地数据，电源盒内置模块电源和保险，电子钥匙施解封。通过空间位置信息云服务平台将罐车位置与智能IC卡作为双重判定条件，实现对罐车的位置、轨迹、锁封状态、违规报警等的无线监控，实现中央平台统一授权、智能施封/解封、防盗监控等功能[10]。

图6 油罐车电子锁封无线监控系统

油罐车电子锁封子系统除了具有单井电子锁封子系统类似的优点外，还具有以下优点：

其一，油罐车只有抵达运输目的地后，在目的地指定的GPS区域内，通过IC卡鉴权，通过后才能实现解封，这符合油品运输安全监管要求。

其二，整个运输过程可以通过车载终端与电子铅封联动、自动智能风险分析平台，实现全过程可视化追踪。

其三，系统对所有罐车可以进行实时动态监控和记录，记录内容有行驶轨迹、中途停车点、行车时间与距离、刷卡记录以及各罐口的开关状态、从拉油点到卸油点的路途时间、罐车的罐盖锁和卸油阀门锁状态等，见图7。

图7 油罐车智能管理系统示意

3 管控系统应用的整体情况

3.1 工程建设情况

2016年6月以来，华北油田第三采油厂对所属的6个采油工区，57个边零井拉油点，以及承担拉运任务的31辆油罐车，全面安装了非密闭油气生产全过程、全时段管控系统，工程总投资为874.5万元，其中设备材料费用638.6万元，安装调试费用235.9万元。建设工程量及主要设备选型见表2。

3.2 管控系统实施整体效果

通过信息化与工业化的深度融合，建成了可复制、可推广的管控模式；通过对行为、痕迹、载体进行大数据监测、分析，实现了全方位、全时段、全过程的管控，杜绝了涉油违法行为的发生；通过日常拉运GPS数据分析，运用行驶轨迹回放、施解封区域划定及路线偏航报警等功能，实现了车辆运行痕迹可以控制。

3.3 经济效益

本项目实施的直接经济效益主要表现在节省运费、节约人工费用、减少原油损失方面。已全面安装非密闭油气生产全过程、全时段管控系统的57个拉油点，在运行的9个月内，通过对原油拉运的优化，实现了拉运车辆的合理派发，在拉运油量增加的情况下，节约车辆台班近70次/月，清退外雇车辆11台，节约燃料费20万元、外雇运费70万元，同时节约铅封消耗成本44.55万元。

表2 建设工程量及主要设备选型

实现无人值守后，54个拉油点108名值守人员中的60名转变职能为押运员，辞退了48名拉油点值守人员，按照每人每年10万元成本计算，已节约人工费用360万元。

非密闭油气生产全过程、全时段管控系统有效地降低了原油损失，按照每年100 t计算，仅按照 2016年吨油成本851元计算，相当于增收6.38万元。

4 结束语

非密闭油气生产全过程、全时段管控系统的建设，实现了警保联动一体化、治安风险监控常态化、原油运输管理智能化、快速反应程序化、防范打击精确化。原油汽车拉运管理方式的转变，有效降低了偷盗油案件的发生，为油田降本增效、精细化管理提供信息支撑。

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[3]梁宝娟，高志亮.物联网技术在数字化井场建设中的应用[J].西安邮电学院学报，2010，15（6）：88-91.

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[10]付媛媛.基于RFID技术的IC卡机房管理系统的设计与实现[D].长沙：湖南大学，2014.

Whole process and all-time management and control system used in unsealed oil and gas production

JIAWeibin1，XIE Xiuchuan2
1.Third OilProduction Plant of PetroChina HuabeiOilfield Company，Hejian 062450，China
2.Technology Supervision and Inspection Department of PetroChina HuabeiOilfield Company，Renqiu 062552，China

29%of oil production of Third Oil Production Plant of PetroChina Huabei Oilfield Company is from scattered wells in remote area.Oil storage and transportation rely on oil tankers with unsealed mode，so the management difficulty increases.The constructed management and control system realizesthe whole processand all-timeintelligent management and control of unsealed oil and gas production.The design target of the system and its management and control way are described including field video monitoring，storage tank liquid level monitoring，wide area cluster dispatching and intelligent electric lock.The construction，implementation result and economic benefit of the system are also introduced.

unsealed oiland gas production；management and controlsystem；intelligent management

10.3969/j.issn.1001-2206.2017.03.013

贾炜镔（1962-），男，河北张家口人，高级工程师，1989年毕业于中国计量学院计量管理专业，现主要从事油气计量方面研究工作。Email：cy3_jwb@petrochina.com.cn

2016-12-18；

2017-03-10