数字化管理接转站、增压点标准化工控软件技术规范.doc

数字化管理接转站、增压点标准化工控软件技术规范目 录1 适用范围42 规范性引用文件43 术语和定义44 总体要求45 软件组成及功能46 软件运行环境6附录 A7附录 B10附录 C19数字化管理接转站、增压点标准化工控软件技术规范1 适用范围本规范规定了采油生产单位接转站、增压点标准化工控系统的上位软件基本功能及运行环境要求。本规范适用于采油生产单位接转站、增压点的标准化工控系统上位软件建设。2 规范性引用文件GB 2625-81过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号GB 50493石油化工可燃气体和毒性气体检测报警设计规范GB 50395视频安防监控系统工程设计规范SY/T 0090油气田及管道仪表控制系统设计规范SY/T 0091油气田及管道计算机控制系统设计规范 Q/SY CQ 3356井场和增压点数字化管理建设要求3 术语和定义3.1 标准化工控软件用于站点生产过程监控和所辖油水井生产过程监控的软件。4 总体要求接转站、增压点场站工控软件实现对站内及所辖油水井生产数据的自动采集、生产过程的实时监控，并提供与上位管理系统进行数据通信的接口。5 软件组成及功能软件由井场远程传输控制单元（RTU）驱动、井场监控软件、站内监控软件、示功图分析软件四部分组成。主要实现站点内生产数据实时监测、安全风险预警提示、油水井工况动态分析、报表自动生成等功能，达到对站点及所辖井场生产过程监控的目的。5.1 井场远程传输控制单元（RTU）驱动井场RTU的上位驱动程序,应用TCP/IP以太网络（RJ45接口）、Modbus RTU协议，与所属井场RTU通信，采集油井示功图、电机电参数、井场集油压力，可下发抽油机启停控制指令，（有阀组的井场，井场通过阀组协议转换箱采集注水井注水压力、流量，可下发注水量调节指令）并直接访问实时数据库和关系数据库，将相关数据存储在对应数据库，供其他软件应用。5.2 井场监控软件包括井组导航、油井监控、水井监控、井场通信链路监控四部分，从菜单可以直接进入相应画面进行操作，满足不同岗位员工对生产过程监控的需要，有关软件界面的要求见附录A。5.2.1 井组导航 井组分布导航图直接反映井场内油井的开关井状态和井场集油管线压力。可点击进入对应井场的监控界面。5.2.2 油井监控 应用井场实时采集数据、示功图分析软件处理的结果数据，实时监测油水井生产状况，智能判识，异常时报警，有如下功能：一是实时显示抽油机电机三相电压、电流和油井开关状态；二是油井产液量变化趋势曲线，默认显示最近一个月的油井日产液量曲线，可查询小时产液量曲线；三是具备一定权限的用户可以进行油井远程启停控制。5.2.3 水井监控 实现阀组间和注水井的综合监控，有如下功能：一是阀组间和水井数据监控，实时显示分水器压力、配注量、日注入量，水井的油套压、瞬时流量、累积流量，所有阀组间、注水井信息在同一页面显示；二是远程配注功能，具备一定权限的用户可对单井日注水量进行远程设定；三是水井配注曲线，显示最近一个月的日注水曲线，可保存为图片。5.2.4 通信链路监测实现井场通信链路的实时监测和报警功能。5.3 站内监控软件由用户验证登录、流程监控、生产曲线、预警信息、运行记录、参数设置、系统管理七个部分组成。软件的操作要简捷，从导航菜单可以直接进入相应功能界面，满足不同岗位员工对生产过程监控的需要，有关软件界面的要求见附录A。 5.3.1 用户验证登录 用于进入软件系统的权限验证界面，输入不同的用户名和密码得到不同的软件使用权限，用户具备在线密码修改功能。5.3.2 流程监控 流程监控显示所有监测点的参数、工艺流程和工艺设备状态，有如下几部分功能组成，一是实时显示自动采集的数据，主要内容有：收球筒压力、温度，缓冲罐液位，投产作业箱液位，储油罐液位，可燃气体浓度，输油泵进、出口压力，输油泵运行状态及变频控制,原油外输温度、压力、流量，对于有注水系统的增压点还需监测：储水罐、清水罐液位，喂水泵出口压力，注水干线流量、压力；二是所有采集数据的限值设定和超限报警；三是输油泵变频控制和收球筒加热控制。 监控参数显示包含实时测量值、单位、运行状态（正常、预警）。报警方式采用声音和闪烁预警提示同时进行。5.3.3 生产曲线 生产曲线包括实时曲线和历史曲线。实时曲线显示一天的生产情况；历史曲线图可显示查询时间段的生产情况。 实时曲线和历史曲线界面保持一致风格。5.3.4 预警信息主要是依据有关安全规定设置适当的报警限值，实现安全事件的预警、报警。 预警基本信息包括预警数据名称、预警日期时间、预警时刻数值、预警类型、预警级别、预警是否确认等；根据预警级别和确认状态不同区别显示；具有一定权限的用户可以修改预警级别，可以对预警限值、预警功能的开启或关闭、预警级别进行设置；发生预警事件时自动语音警示，参数恢复到限值范围内时预警自动解除，语音警示停止，语音警示功能可选择开启或关闭；可以根据预警名称和时间查询预警信息。 报警基本信息包括报警数据名称、报警日期时间、报警时刻数值、报警类型、报警级别、报警是否确认等；根据报警级别和确认状态不同区别显示；具有一定权限的用户可以修改报警级别，可以对报警限值、报警功能的开启或关闭、报警级别进行设置；发生报警事件时自动语音警示，参数恢复到限值范围内时报警自动解除，语音警示停止，语音警示功能可选择开启或关闭；可以根据报警名称和时间查询报警信息。5.3.5 运行记录 自动生成站点内设备的运行记录报表，监测设备出现故障时可以人工补录数据。实现运行记录的归档、查询、打印等管理。5.3.6 参数设置 显示所有监控点的数值、预报警状态、仪表位号、预报警上下限、预报警设定，修改用户需要具有对应权限，自动保存预报警配置。5.3.7 系统管理 包括交接班管理、用户管理、退出系统和站控升级四部分，其中交接班管理具有交接班用户账号切换认证功能，自动记录交接班时间和报警处理状态等信息；用户管理是工程师或系统管理员级别的用户可以使用的功能，用于软件用户的增、删、改；工程师或系统管理员级别的用户可以退出系统；站控功能为井组监控软件提供远程升级。5.4 示功图分析软件对RTU驱动软件获取的油井示功图数据进行计算，并将计算、判断识别的结果存储于关系数据库，供其他软件应用其结果数据。5.4.1 可以查询油井基础数据和任意时间段内的历史功图，也可以对同一口井在不同时间段的功图进行对比。5.4.2 显示油井生产参数：冲程、冲次、日产液、泵效、泵工作状况。统计油井机泵工况、故障分布情况。6 软件运行环境6.1 硬件性能要求：CPU主频不小于2G，内存不小于1G，硬盘不小于160G, 显示器分辨率1440x900。6.2 操作系统：Windows XP SP2及以上。6.3 工业组态软件使用公司定型的组态软件，支持IO点数不小于5000，提供本地实时库，提供常用的PLC驱动接口，支持OPC协议，提供底层开发包；具有开发和运行功能，具有Web发布功能。6.4 关系数据库Express版以上的SQL Server。6.5 其它软件环境：.NetFrameWork 2.0 及以上，安装桌面安全软件并启用屏蔽其它非工作软件的功能，不安装其他防护软件。6.6 网络环境：10M及以上生产数据专用网络。附录 A A.1 界面布局 总体按框架式布局，分两个区域，顶部从左至右放置LOGO和导航菜单，要求实现一键完成主要功能界面的切换调用。框架中下部分区域用于各主要功能界面的显示，各功能界面风格保持一致。A.2 logo标示附录AA.1a) logo要有宝石花标志，宝石花标志下方有中国石油字样，同时宝石花右侧有两行，一行描述长庆油田某采油厂，第二行描述某作业区某采油站。A.3 流程图绘制原则：a) 主要器件、装置应放在醒目突出的位置。b) 流程要按生产现场实际工艺流程合理布局，做到逻辑清晰，功能完备，装置容易辨识，运行状态一目了然，设备参数清晰，操作简单易用。c) 对于泵在生产监控中只显示泵的运行状态，应有一个二级链接界面，在链接界面中显示泵的详细参数，如泵前压力，泵后压力，泵的PID整定参数，只有站长和工程师级具有参数设定权限。泵的PID调节有两种，需要根据工艺要求调节：一种是按分输流程，PID调节按照缓冲罐液位来调节，另一种按混输流程，按照泵的进口压力来调节。d) 流量计在生产监控中只显示瞬时流量，点击该流量计可弹出小窗口，显示详细信息，包括瞬时流量，班累计流量（按交接班时间确定），今日累计流量（今日早8:00到当前时刻）。e) 可燃气体报警显示根据可燃气体所在装置位置就近显示，如果没有对应装置，可在页面中空闲位置显示。红色表示报警（浓度超标），绿色为正常运行。f) 缓冲罐液位报警底部的实时报警可显示当前出现的报警事件。发生报警时，数据点方块和底部背景色闪烁红色。当有报警记录时，报警记录按键为红色，如果有新的未确认报警，则闪烁，确认后闪烁取消但颜色任然为红色，直到所有报警被确认且恢复正常。g) 收球筒加热控制：通过拖动画面底部的滑块调节设定温度。当前温度超过设定值时，自动连锁停止产进加热炉。当前温度在设定温度以下时，可以通过点击加热启动按钮来启动产进加热炉，启动后按钮显示变成绿色。h) 报警时显示报警类型，上限、下限报警字体颜色为红色，且闪烁，上上限、下下限则字体颜色不变，背景色变为红色，且闪烁，直到报警消除，恢复本色。A.4 标准化工控软件组态主要器件、装置图库主要器件、装置：缓冲罐/密闭分离装置，收球筒，加药装置，气液分离器，加热炉，流量计，含水分析仪，输油泵，投产作业箱，拱顶罐（包括事故罐），手动阀/调节阀，管线。当某装置某参数具有上下限报警信息时，具有一定权限的工程师或站长双击该参数时可以修改其上下限。名称图例缓冲罐/密闭分离装置投产作业箱事故罐输油泵收球筒温度变送器T压力变送器P气液分离器加热炉流量计数值显示A.5 长庆标准组态颜色定义表名称力控色号图例背景244油管管汇1003清水管汇32污水管汇1005气管线2017放空管线0输油管线用银灰色表示，输气管线用黄色表示，输水管线用绿色表示。油路流向用红色箭头表示，气路流向用黄色箭头表示。A.6 长庆标准组态字体标号名称字体标号字体样例数值显示System;9PT中文文字宋体;小五装置名称宋体、加粗、小四流程监控中文字、数字显示方式说明文字无背景色，无边框，数字显示部分有边框，有背景色；边框背景色待定，单位按说明文字对待。A.7 长庆标准组态报警颜色参考表附录B场站工控数据库建设规范附录BB.1 数据库包含内容B.1.1 基础信息油田的组织结构信息(厂、站、井场等)油井油层等基础信息(油井、水井信息)油田设备维护信息(抽油机、摄像头等)第三方设备信息(各家驱动所需信息)B.1.2 运行信息油井功图数据油井动态数据水井动态数据动态报警信息B.1.3统计信息油井生产统计信息水井生产统计信息B.1.4日志信息用户操作日志信息B.2 数据的存储和备份管理数据备份是容灾的基础，是指为防止系统出现操作失误或系统故障导致数据丢失，而将全部或部分数据集合从应用主机的硬盘或阵列复制到其它的存储介质的过程。数据备份是保护关键应用数据安全的有效手段。为保障标准化工控软件的数据安全关于数据库备份的要求如下：B.2.1 每半年2.1、 在业务处理空闲的时候做一次完全备份，一月做一次差异备份，每5分钟自动进行日志备份。B.2.2对于备份硬件的配置，除了备份到本地磁盘，还应每半年备份到其他服务器，并且每一年要将备份的数据刻录到光盘做永久备份。B.2.3功图数据等关系数据在本地计算机保存两个月，实时数据保存不宜超过30天，超过周期以后可对数据库做定时滚动删除、定时重建索引等操作，保持数据库运行的平稳。同时，用于生产和安全管理的实时数据宜另行建立相应的数据存储机制。B.3 数据库表数据库名：ECHOMS_CQB.3.1 井场基础信息表： DBAT1000字段描述类型规格小数空单位备注P01井场名称VC220NpkP02井场代码VC250YP03井场IPVC230NP04Modbus站号number8NP05通讯使能VC220YP06井场语音number8YP07RTU厂家名称VC220NP08预留VC220NB.3.2 油井基础信息表： DBAT1001字段描述类型规格小数空单位备注P01井号varchar216NPKP02区块varchar216YP03井字母编码varchar216Y油田规范化点表用P04生产方式varchar216Y P05当前状态varchar216Y P06场站名称varchar216Y P07控制器varchar23YP08投产日期DATEY P09井数字代码varchar210N长庆计量软件用P10IP地址varchar216YP11实际通讯地址varchar2YP12通讯使能varchar216YP13计量站号varchar216YP14管汇varchar216YP15油嘴口径number4YP16泵径number4YP17泵深number16YP18冲程number6YP19冲次number82YmmP20原油体积系数number82Ymm P21天然气粘度number82Ym P22生产水油比(质量含水率)number82Ym质量含水率(0.01.0)P23脱气原油密度number82Ym原油密度(t/m3)P24杆级数number8YP25一级杆长number82YP26一级杆径number82YP27二级杆长number82YP28二级杆径number82YP29三级杆长number82YP30三级杆径number82YP31四级杆长number82YP32四级杆径number82YP33五级杆长number82YP34五级杆径number82YP35泵挂深度number82YP36油井深度number82YP37动液面高number82YP38气体压缩系数number82YP39地面原油比重number82YP40天然气密度number82YP41油层中深number82YP42油管内径number82YP43溶解油气比number82YP44抽油机正反转代码Varchar216YP45阻尼系数number82YP46生产油气比number82YP47备注varchar260P48varchar216P49理论载荷number82P50诊断结果报警屏蔽码varchar250对应位上为1表示输出报警P51诊断报警自动确认时间number4P52诊断报警自动确认时间number4P53井名语音varchar230P54载荷允许波动范围number82B.3.3 注水井基础信息表： DBAT1010 字段描述类型规格小数空单位备注P01井号varchar210NPKP02区块varchar216YP03井数字代码varchar216YP04当前状态varchar216YP05厂区varchar216YP06控制器varchar23YP07投产日期DATEYP08设备地址号varchar210NP09DTUIDvarchar216YP10实际通讯地址varchar2YP11阀组间varchar216YP12计量站varchar216YP13管汇varchar216YP14配注量Number81YTP15油管流量系数varchar260YP16套管流量系数varchar260YP17GPRS空闲时间varchar260YP18GPRS通讯时间varchar260YP19仪表采集时间varchar260YP20Modbus偏移varchar260YP21通讯使能varchar260YP22预留varchar260YP23预留varchar260YP24预留varchar260YP25预留varchar260YB.3.4 功图数据存储表： DBAT2070字段描述类型规格小数空单位备注P01井号varchar216NPKP02时间DateNP03冲程Number83Y米P04冲次Number82Y次/分P05最大载荷Number82YP06最小载荷Number82YP07功图点数Number4Y个P08地面功图varchar22000Y每对数据由个字符组成，前个表示位移x100，后个表示载荷x100P09电流图varchar22000Y每对数据由个字符组成，前个表示位移x100，后个表示电流x100B.3.5 注水井运行数据表： DBAT3005 字段描述类型规格小数空单位备注P01注水井号VC210NPKP02采集时间DATENP03平均注水压力number82YMPaP04最大注水压力number82YMPaP05最小注水压力number82YMPaP06平均瞬时流量number82YP07最大瞬时流量number82YP08最小瞬时流量number82YP09昨日注水量number82YP10昨日总累计number82YP11注水设定值number82YP12预留number82YP13预留number82YP14预留VC250YP15预留VC250YB.3.6 视频配置基础信息表： DBAT5001字段描述类型规格小数空单位备注P01视频名称VC220NpkP02视频描述VC250YP03视频服务器IPVC230NP04视频服务器端口number8NP05本地IPVC220YP06本地端口number8YP07视频服务器登陆用户名VC220NP08视频服务器登陆密码VC220NP09序列号VC220NP10预留VC220NP11预留VC220NP12预留VC220NP12预留VC220NB.4 功图分析软件数据字典 数据库名：WPCHQ 日产液数据库表（SRPReportDailyD）主键字段名称字段标题数据类型字符长度备注well_name井号varchar20report_date报告日期datetime8work_hours开井时间(h)float8n冲次(/min)float8S冲程(m)float8stratum层位varchar20pump_nom_diam泵径(mm)int4pump_set_depth泵挂(m)float8dfl动液面(m)float8submerg_depth沉没度(m)float8oil_pressure油压(MPa)float8casing_pressure套压(MPa)float8real_liquid_voutput_on_grd日产液(m3)float8real_oil_moutput_on_grd日产油(t)float8water_content含水(%)float8fault_name泵工作情况varchar256remark备注varchar256实时分析数据表SRPResultD（生产井分析结果（诊断）主键字段名称字段标题数据类型字符长度备注well_name井号varchar20是acquire_datetime数据更新时间datetime8analysis_status分析状态varchar256fault_name泵工作情况varchar256fault_add_info生产井故障附加信息varchar256spp泵冲程(m)float8pp_effective_stroke泵有效冲程(m)float8liquid_voutput_on_grd日产液(m3)float8oil_moutput_on_grd日产油(t)float8hydro_power水马力(kW)float8pp_full_coeff泵充满系数float8pp_efficiency计算泵效(%)float8小时产液量数据表（SRPReportHourlyD）主键字段名称字段标题数据类型字符长度备注well_name井号varchar20report_hour报告日期datetime8work_hours开井时间(h)float8n冲次(/min)float8S冲程(m)float8stratum层位varchar20pump_nom_diam泵径(mm)int4pump_set_depth泵挂(m)float8dfl动液面(m)float8submerg_depth沉没度(m)float8oil_pressure油压(MPa)float8casing_pressure套压(MPa)float8real_liquid_voutput_on_grd产液量(m3)float8real_oil_moutput_on_grd产油量(t)float8water_content含水(%)float8fault_name泵工作情况varchar256remark备注varchar256数据表SRPAcquisition详细定义说明主键字段名称字段标题数据类型长度允许空备注是well_name井号varchar20否是acquire_datetime数据采集时间datetime8否work_status工作状态tinyint1否n冲次(/min)float8是em_ele_param电动机电参数数据image16是pr_dynm_card光杆示功图数据image16是数据表SRPAcquisition详细定义说明：主键字段名称字段标题数据类型长度允许空备注是well_name井号varchar20否是acquire_datetime数据采集时间datetime8否work_status工作状态tinyint1否n冲次(/min)float8是em_ele_param电动机电参数数据(存储格式见下)image16是pr_dynm_card光杆示功图数据(存储格式见下)image16是字段pr_dynm_card存储格式说明：字节代表数据实际存放值0符号位，0为正1为负右起第0位：最小位移Mins符号右起第1位：最大位移Maxs符号右起第2位：最小载荷MinF符号右起第3位：最大载荷MaxF符号13最小位移Minsr = fabs(Mins);ip = Floor(r);fp = (r-ip)*0xffff;Buffer 1 = ip;Buffer 2 = fp/0x100;Buffer 3 = fp-Buffer 2*0x100;46最大位移Maxsr = fabs(Maxs);ip = Floor(r);fp = (r-ip)*0xffff;Buffer 1 = ip;Buffer 2 = fp/0x100;Buffer 3 = fp-Buffer 2*0x100;79最小载荷MinFr = fabs(MinF);ip = Floor(r);fp = (r-ip)*0xffff;Buffer 1 = ip;Buffer 2 = fp/0x100;Buffer 3 = fp-Buffer 2*0x100;1012最大载荷MaxFr = fabs(MaxF);ip = Floor(r);fp = (r-ip)*0xffff;Buffer 1 = ip;Buffer 2 = fp/0x100;Buffer 3 = fp-Buffer 2*0x100;1314位移s -= Mins;if(Maxs-Mins0) s /= Maxs-Mins;s *= 0xffff;Buffer13 = s/0x100;Buffer14 = s-Buffer13*0x100;1516载荷F -= MinF;if(MaxF-MinF0) F /= MaxF-MinF;F *= 0xffff;Buffer15 = F/0x100;Buffer16 = F-Buffer15*0x100;备注：油井工作状态字节 代表数据 实际存放值 0油井工作状态标志 F0工作1停电2停井3数据传输错误4 测压5罐满6检泵7新井8连头9不采集10不清楚，缺少必要的生产井数据11 其他工况B.5 组态软件变量名命名 执行长庆油田数字化前端建设数据输入/输出点命名规则（试行）。B.6 基础信息的配置要求：附录A附录BB.1B.2B.3B.4B.5B.5.1 井场基础信息：a) 井场号：填写油田使用的井场名称；b) RTU厂商：厂商名称；c) 字母编码：“井场号”的拼音简写，-需改成_；d) 通讯地址：井场主RTU的IP地址，按照实际井场IP进行填写；e) 井场语音：井场语音报警时的声音；f) 阀组间个数：该井场阀组间个数；g) RTU个数：该井场RTU个数。B.5.2 阀组间基础信息a) 井场名称：阀组所属井场名称；b) 阀组名称：阀组的名称；c) 字母编码：阀组字母编码，首字母的简写；d) IP地址（：井场主RTU的IP地址，与井场信息表中所填IP保持一致（注：如接的是阀组间通讯RTU则是阀组间的IP地址）；e) 阀组语音：可填写大写的阀组名称。B.5.3 油井基础信息a) 井场名称：填写油井所在的井场名称，必须与井场基础信息表中的井场名称一致；b) 油井名称：填写井场中的实际油井名称；c) 井代码：油井代码，功图量油软件用，必须设置为三位数字，且为文本格式。参考格式：001、002；d) IP地址：油井所在井场主RTU的IP地址；e) 井字母编码：井口名称的拼音简写，-需改成_； f) 井名语音：井口语音报警时的声音，可填写大写的井口名称。B.5.4 注水井基础信息a) 注水井名称：注水井的名称； b) 井场名称：注水井所在井场名称，必须与井场基础信息表里的井场名称一致；c) IP地址：注水井RTU的IP地址；d) 阀组间：注水井所在的阀组间名称，必须与阀组间础信息表中的阀组简称一致； e) 井字母编码：注水井的编码，按照首字母进行编写；f) 井名语音：井口语音报警时的声音，可填写大写的注水井名称。B.5.5 视频基础信息：a) 摄像头名称：