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摘 要：运用物联网技术，通过数据采集子系统数据、传输子系统和生产运行管理子系统，构建形成数字化录井现场生产运行管理平台并应用于工作实践。
关键词：地质录井；运行管理；构建
数字化录井现场生产运行管理平台利用数据传感技术、计算机软件开发、数字控制、计算机网络、系统集成及数据共享技术，开发建成集井场数据自动采集、数据加工分析、设备远程控制、远程视频监控及分析决策为一体的录井现场生产运行管理平台。该平台遵循物联网技术的三层结构，在感知层中，利用安装在现场的传感设备及视频监控设备，将生产数据和视频图像实时采集并集中起来；在网络层，利用有线或无线通信网络将数据传送至数据中心服务器；在应用层，利用数据库、计算机软件开发、智能计算、云计算等技术对数据进行加工、分析、整理、发布，并以文字、报表、图形、图像等方式及时显示出来，实现对现场的远程监测、控制、辅助分析、生产决策等功能。按物联网分层原理，录井现场生产运行管理平台由数据采集子系统、数据传输子系统和生产运行管理子系統三部分组成。
1 数据采集子系统
该子系统通过在井场安装传感器数据采集装置，实时采集各项生产数据，再通过RTU、DCS等控制器对数据进行存储、处理、上传，为上层应用系统提供及时、准确的生产数据。
1.1录井实时数据采集
通过在井场相应位置安装绞车传感器、压力传感器、流量传感器和泵冲传感器等，采集悬重、立压、套压、扭矩、出口流量、入口流量等参数。这些传感器具有感知能力、计算能力和传输能力。此外，它们还具有自学习能力，能够对采集到的实时信息进行分析和智能判断，将得到的结果快速反馈给后方，供后方管理者决策。
1.2生产设备信息采集
在录井现场，分布有大量的录井设备，包括：综合录井仪、开发井录井仪、快速色谱分析仪、定量荧光仪、碳酸盐分析仪、泥页岩密度仪等设备。这些设备的稳定运转关系着整个录井现场的稳定运行。在这些设备上植入传感节点，实时的将设备运行参数传送到后方。
1.3井场视频信息采集
在井场安装监控杆和监控箱，放置摄像头、编解码器等视频前端设备，配合后台视频服务器和视频控制软件，完成对井场的视频监控。一方面，录井现场由许多的工作流程组成。其中包括捞砂、晒砂、碳酸盐分析和定量荧光分析等细节组成。通过在录井现场安装视频设备，后方管理人员实时查看现场生产运行场景，起到甲方赋予我们的监督职能。比如：在晒砂阶段，通过视频能够检查现场人员清洗的砂子是否符合规范。另一方面，在录井现场的重要工作点上布置视频设备，当现场工作人员遇到生产问题需要解决时，能够满足后方管理人员为前线工作人员提供技术支持的需要。
2数据传输子系统
由于井场具有点多、分散、流动性强的自然特点，现场对中低速生产数据传输需求迫切，同时对数据传输的安全性、稳定性和及时性也提出了较高要求。录井公司的传输网络在充分考虑高效、高速满足工作需要的情况下，兼顾网络系统的经济性、稳定性，组成了一个能覆盖每个录井小队的三级网络体系。
该系统由卫星、3G实现各基层录井队到公司有线局域网的连接；利用互联网络INTERNET、油田高速局域网连接各资料应用客户端，并与公司有线局域网连接。形成了录井资料各基层采集点与生产管理部门、技术指导部门、甲方单位以及国内、外远程客户间互联、互通的三级网络体系，使各种信息在相互间能实时传递。胜利录井网的特点是无线网络由先进的卫星系统与易用的3G系统共同组成。卫星数据传输系统选用了较先进的VSAT plus ii卫星设备，安装卫星主站一个，小站12个。整个系统组成网状结构，主站设在录井信息中心，录井队安装卫星小站，主站与各小站及各小站间可以进行双向的数据、语音、图像等信息传输。卫星系统的小站端与井场的局域网络连接，主站端通过中心服务器与公司、油田及互联网连接。没有装备卫星的队伍全部配置了3G，通过3G与卫星系统将录井队的局域网、公司局域网、油田局域网、互联网互相连通。最终形成了以胜利信息网络为主干，利用VSAT卫星地面站或3G连接远程录井现场队的一体化多级网络结构。该网络系统既满足了视频、大型图片等实时传输的需要，又实现了录井公司所有录井队远程传输的全面开通。
3生产运行管理子系统
生产运行管理子系统是为满足不同生产应用研发的多种软件系统。主要有：“胜利录井远程实时显示系统”，“网络视频信息监控系统”，“生产设备管理系统”和“钻井工程专家预警系统”。
3.1 软件架构设计
按照数据访问层、业务逻辑层、表现层三层架构模式进行设计开发。软件架构设计如下图所示。
生产运行管理子系统软件架构设计
3.2 功能模块设计
生产运行管理子系统包括：录井数据管理模块、网络视频模块、设备运行管理模块和钻进过程实时预警模块。
录井数据管理模块
在感知层，通过安装在现场上的传感器，采集悬重、立压、套压、扭矩、出口流量、入口流量等参数。利用几何特征法、矢量特征法、差分曲线法等多种方法，通过胜利录井远程实时显示系统，对实时资料进行随钻研究和油气评价，及时整理、解释，并跟踪监控整个钻井过程，同时及时利用研究成果通过网络反过来指导生产。
网络视频模块
利用网络视频信息监控系统用户能在录井传输网络上召开实时网络会议，实现井场与各管理人员的随时互动交流。首先，决策和管理人员可以通过查看现场实时动态，进行诸如“井下安全施工预测”、“地层压力预测”和“下步地质及工程施工技术措施”的决策，同时及时的将生产指令和决策信息反馈到现场。其次，该模块还实现录井现场的岩芯、岩屑图像资料实时传送、观察和分析研究”等功能。最后，通过观测现场施工，后方管理人员能够监督现场规范施工。
设备运行管理模块
管理人员借助生产设备管理系统能够实现对综合录井仪、泥页岩密度仪等设备的信息实时掌握，包括：设备运行是否正常，设备运行时间等参数。并对设备维修、报废、搬迁和停用等信息进行管理。同时实现对生产设备维修保养自动提示，极大减轻人工巡查工作量。
钻进过程实时预警模块
通过钻井工程专家预警系统，利用数据到达通知、Ajax异步刷新、异常数据智能计算、云计算等技术，实现对异常生产数据的告警。告警方式采用页面声光告警和手机短信形式。另一方面，该模块实现告警类型、告警阈值的灵活设置管理，并可随时增改相关参数。实现钻井过程实时预警功能，避免现场出现生产事故。
4结束语
随着油田勘探的进一步深入、信息采集与智能计算技术的迅速发展、互联网与移动通信网的广泛应用以及与传感网结合的不断深入，运用物联网技术构建数字化录井现场生产运行管理平台在现场智能监控、整合业务等方面显现出其极大优势，有很大潜力和应用前景。
参考文献：
[1]任维政，徐连明，邓中亮，王川.基于RSSI的测距差分修正定位算法[J].传感技术学报，2008.（21）7：1247-1250.
作者简介：
郭锐（1981—），男，山东冠县人，大学本科，工学学士，工程师。
关键词：地质录井；运行管理；构建
数字化录井现场生产运行管理平台利用数据传感技术、计算机软件开发、数字控制、计算机网络、系统集成及数据共享技术，开发建成集井场数据自动采集、数据加工分析、设备远程控制、远程视频监控及分析决策为一体的录井现场生产运行管理平台。该平台遵循物联网技术的三层结构，在感知层中，利用安装在现场的传感设备及视频监控设备，将生产数据和视频图像实时采集并集中起来；在网络层，利用有线或无线通信网络将数据传送至数据中心服务器；在应用层，利用数据库、计算机软件开发、智能计算、云计算等技术对数据进行加工、分析、整理、发布，并以文字、报表、图形、图像等方式及时显示出来，实现对现场的远程监测、控制、辅助分析、生产决策等功能。按物联网分层原理，录井现场生产运行管理平台由数据采集子系统、数据传输子系统和生产运行管理子系統三部分组成。
1 数据采集子系统
该子系统通过在井场安装传感器数据采集装置，实时采集各项生产数据，再通过RTU、DCS等控制器对数据进行存储、处理、上传，为上层应用系统提供及时、准确的生产数据。
1.1录井实时数据采集
通过在井场相应位置安装绞车传感器、压力传感器、流量传感器和泵冲传感器等，采集悬重、立压、套压、扭矩、出口流量、入口流量等参数。这些传感器具有感知能力、计算能力和传输能力。此外，它们还具有自学习能力，能够对采集到的实时信息进行分析和智能判断，将得到的结果快速反馈给后方，供后方管理者决策。
1.2生产设备信息采集
在录井现场，分布有大量的录井设备，包括：综合录井仪、开发井录井仪、快速色谱分析仪、定量荧光仪、碳酸盐分析仪、泥页岩密度仪等设备。这些设备的稳定运转关系着整个录井现场的稳定运行。在这些设备上植入传感节点，实时的将设备运行参数传送到后方。
1.3井场视频信息采集
在井场安装监控杆和监控箱，放置摄像头、编解码器等视频前端设备，配合后台视频服务器和视频控制软件，完成对井场的视频监控。一方面，录井现场由许多的工作流程组成。其中包括捞砂、晒砂、碳酸盐分析和定量荧光分析等细节组成。通过在录井现场安装视频设备，后方管理人员实时查看现场生产运行场景，起到甲方赋予我们的监督职能。比如：在晒砂阶段，通过视频能够检查现场人员清洗的砂子是否符合规范。另一方面，在录井现场的重要工作点上布置视频设备，当现场工作人员遇到生产问题需要解决时，能够满足后方管理人员为前线工作人员提供技术支持的需要。
2数据传输子系统
由于井场具有点多、分散、流动性强的自然特点，现场对中低速生产数据传输需求迫切，同时对数据传输的安全性、稳定性和及时性也提出了较高要求。录井公司的传输网络在充分考虑高效、高速满足工作需要的情况下，兼顾网络系统的经济性、稳定性，组成了一个能覆盖每个录井小队的三级网络体系。
该系统由卫星、3G实现各基层录井队到公司有线局域网的连接；利用互联网络INTERNET、油田高速局域网连接各资料应用客户端，并与公司有线局域网连接。形成了录井资料各基层采集点与生产管理部门、技术指导部门、甲方单位以及国内、外远程客户间互联、互通的三级网络体系，使各种信息在相互间能实时传递。胜利录井网的特点是无线网络由先进的卫星系统与易用的3G系统共同组成。卫星数据传输系统选用了较先进的VSAT plus ii卫星设备，安装卫星主站一个，小站12个。整个系统组成网状结构，主站设在录井信息中心，录井队安装卫星小站，主站与各小站及各小站间可以进行双向的数据、语音、图像等信息传输。卫星系统的小站端与井场的局域网络连接，主站端通过中心服务器与公司、油田及互联网连接。没有装备卫星的队伍全部配置了3G，通过3G与卫星系统将录井队的局域网、公司局域网、油田局域网、互联网互相连通。最终形成了以胜利信息网络为主干，利用VSAT卫星地面站或3G连接远程录井现场队的一体化多级网络结构。该网络系统既满足了视频、大型图片等实时传输的需要，又实现了录井公司所有录井队远程传输的全面开通。
3生产运行管理子系统
生产运行管理子系统是为满足不同生产应用研发的多种软件系统。主要有：“胜利录井远程实时显示系统”，“网络视频信息监控系统”，“生产设备管理系统”和“钻井工程专家预警系统”。
3.1 软件架构设计
按照数据访问层、业务逻辑层、表现层三层架构模式进行设计开发。软件架构设计如下图所示。
生产运行管理子系统软件架构设计
3.2 功能模块设计
生产运行管理子系统包括：录井数据管理模块、网络视频模块、设备运行管理模块和钻进过程实时预警模块。
录井数据管理模块
在感知层，通过安装在现场上的传感器，采集悬重、立压、套压、扭矩、出口流量、入口流量等参数。利用几何特征法、矢量特征法、差分曲线法等多种方法，通过胜利录井远程实时显示系统，对实时资料进行随钻研究和油气评价，及时整理、解释，并跟踪监控整个钻井过程，同时及时利用研究成果通过网络反过来指导生产。
网络视频模块
利用网络视频信息监控系统用户能在录井传输网络上召开实时网络会议，实现井场与各管理人员的随时互动交流。首先，决策和管理人员可以通过查看现场实时动态，进行诸如“井下安全施工预测”、“地层压力预测”和“下步地质及工程施工技术措施”的决策，同时及时的将生产指令和决策信息反馈到现场。其次，该模块还实现录井现场的岩芯、岩屑图像资料实时传送、观察和分析研究”等功能。最后，通过观测现场施工，后方管理人员能够监督现场规范施工。
设备运行管理模块
管理人员借助生产设备管理系统能够实现对综合录井仪、泥页岩密度仪等设备的信息实时掌握，包括：设备运行是否正常，设备运行时间等参数。并对设备维修、报废、搬迁和停用等信息进行管理。同时实现对生产设备维修保养自动提示，极大减轻人工巡查工作量。
钻进过程实时预警模块
通过钻井工程专家预警系统，利用数据到达通知、Ajax异步刷新、异常数据智能计算、云计算等技术，实现对异常生产数据的告警。告警方式采用页面声光告警和手机短信形式。另一方面，该模块实现告警类型、告警阈值的灵活设置管理，并可随时增改相关参数。实现钻井过程实时预警功能，避免现场出现生产事故。
4结束语
随着油田勘探的进一步深入、信息采集与智能计算技术的迅速发展、互联网与移动通信网的广泛应用以及与传感网结合的不断深入，运用物联网技术构建数字化录井现场生产运行管理平台在现场智能监控、整合业务等方面显现出其极大优势，有很大潜力和应用前景。
参考文献：
[1]任维政，徐连明，邓中亮，王川.基于RSSI的测距差分修正定位算法[J].传感技术学报，2008.（21）7：1247-1250.
作者简介：
郭锐（1981—），男，山东冠县人，大学本科，工学学士，工程师。