井场数据远程传输系统的应用.doc

图 1 井 场 数 据 远 程 传 输 系 统 结 构Application of wellsite remote monitoring and superintending system(1.中国石油集团川庆钻探工程公司地质勘探开发研究院 ;2.中国石油集团长城 钻 探工程有限公司) 谢超 1谢辉 2XIE Chao XIE Hui摘 要: 本 文介绍了地质勘探开发研究院的井场数据 远程传输系统的开发应用情况 。 该系统采用新一代 ipstar 宽 带 卫 星 通 信等网络传输方式 , 用于勘探开发生产管理 。 该系统建成具有实时图象 、 图 片 传 输 、 语 音 、 短 消 息 发 送 、 在线交流于一体的远程 传 输 系 统 , 同时还提高了我院 HSE 管 理 水 平 。 井场数据远程传输系统应用情况表明 , 该系统实用有效 , 具有使用推广价值 。关 键 词: 井场监控指挥系统; 钻 井; 视 频中 图 分 类 号: TP319文 献 标 识 码: BAbstract: The paper introduced development and application of the wellsite remote monitoring and superintending system in GeologicalExploration & Development Research lnstitute, The system adopts transmission modes of Ipstar satellite communication, realizes the transmission of the mud logging data and multimedia data to the base under various on -site communication conditions. The system was put into use in 2007, It improves the lnstitute s drilling management level, information share capability, and HSE capability.Key words: wellsite remote monitoring and superintending system; drilling; video技术 创 新录 井 数 据 采 集 软 件: 井 场 作 业 过 程 中 实 时 产 生 的 各 种 作 业数 据;控 制 数 据 接 收:接 收 总 部 的 远 程 控 制 数 据 信 息 ,如:云 台 控 制 数 据 、摄 像 机 控 制 数 据 、计 算 机 桌 面 控 制 数 据 等;音 视 频 接 收 :通 过 安 装 在 计 算 机 的 客 户 端 软 件 ,实 现 视 频 会议 功 能,同 时 还 可 以 接 收 总 部 的 传 输 文 件 。传 输 系 统 部 分 由 无 线 路 由 器 、 卫 星 终 端 设 备 、GPRS 终 端 、ADSL 终 端 组 成 。概 述1川 庆 钻 探 工 程 公 司 地 质 勘 探 开 发 研 究 院 是 一 个 主 要 从 事石 油 天 然 气 地 质 勘 探 开 发 研 究 和 录 井 工 程 服 务 的 综 合 性 服 务 单 位 。 数 十 年 来,潜 心 开 展 油 气 地 质 综 合 评 价 研 究 、综 合 录 井 、地 质 录 井 、试 油 录 井 、岩 心 分 析 化 验 、测 井 和 地 震 资 料 处 理 解 释 、 油 田 化 学 工 艺 及 油 气 井 增 产 作 业 、油 气 储 层 保 护 、油 气 田 经 济 评 价 、开 发 方 案 设 计 、试 井 研 究 等 业 务 ,在 诸 多 领 域 独 具 特 色 ,处 于 国 内 外 先 进 水 平 。 因 四 川 油 气 田 勘 探 领 域 广 ,井 场 分 散,“三 高 井 ”多 且 录 井 作 业 多 在 偏 僻 山 区 ,井 场 和 院 总 部 之 间 一 般 只 能 进 行 语 音 以 及 简 单 数 据 的 传 输 ;这 样 就 增 加 了 我 院 管 理 难 度 ,安 全 压 力 加 大 。这 些 问 题 已 经 成 为 阻 碍 我 院 发 展 的 现 实 问 题 , 为 解 决 上 述 问 题,地 质勘 探 开 发研 究 院 2007 年建 成 井 场数 据 远 程传 输 系 统 。技 术 思 路 和 原 理2系 统 的 设 计 思 路 如 图 1,主 要 由 视 频 监 控 、音 视 频 会 议 和 工程 数 据 传 输 几 方 面 组 成 。 在 作 业 现 场 使 用 摄 像 头 、采 集 终 端 等 设 备 ,采 集 到 视 频 /音 频/控 制 等 数 据 , 通 过 卫 星 等 通 信 手 段 将 各种 数 据 传 输 回 总 部 ;总 部 机 房 设 有 数 据 服 务 器 、视 频 服 务 器 、存 储 服 务 器 等,可 以 接 受 、处 理 并 存 储 现 场 传 回 来 的 信 息 。 另 外 总部 还 建 有 监 控 指 挥 中 心 ,提 供 大 屏 幕 、矩 阵 切 换 系 统 、数 字 发 言 摄 像 联 动 系 统 等 多 种 展 示 功 能 , 方 便 总 部 的 领 导 与 技 术 专 家 对现 场 作 业 进 行 监 控 指 挥 。建 成 后 的 这 一 系 统 主 要 由 几 部 分 组 成:井 场 采 集 传 输 系 统 、中 心 机 房 系 统 、监 控 子 系 统,下 面 分 别 详 细 描 述 。2.1 井 场 采 集 传 输 系 统:采 集 系 统 主 要 包 括 以 下 设 备 及 功 能 :高 端 摄 像 头 采 集 井 场 的 视 频 数 据 通 过 网 络 传 输 回 总 部2.2 中 心 机 房 系 统中 心 机 房 有 以 下 设 备 : 数 据 库 服 务 器 、 数 据 接 受 服 务 器 、WEB 服 务 器 、视 频 交 流 服 务 器2.2.1 工 程 数 据井 场 仪 器 采 集 数 据, 通 过 传 输 系 统 传 至 中 心 机 房 数 据 服 务 器 ,每 6 秒 传 输 一 次 ,数 据 包 括 钻 井 、录 井 、测 井 、井 下 作 业 、试 油等 阶 段 性 内 容 。录 井 每 天 的 整 理 资 料,如 日 报 、油 气 水 显 示 专 报 、岩 屑 描 述 、剖 面 、阶 段 性 资 料 、地 质 小 结 、总 结 图 等 。2.2.2 语 音 、视 频 数 据在 中 心 机 房 服 务 器 上 安 装 了 中 心 音 视 频 管 理 系 统 软 件 , 提图 2图 3监 控 点 的 图 像 。 信 息 的 注 册 与 修 改 由 系 统 管 理 员 通 过 系 统 配 置程 序 完 成 。 配 置 程 序 可 以 运 行 在 系 统 内 任 何 一 台 连 网 的 PC 机 上,但 是 只 有 系 统 管 理 员 具 有 运 行 配 置 程 序 、修 改 和 配 置 系 统 信 息 的 权 限 。(1) 设 备 的 管 理:管 理 软 件 对 所 有 音 视 频 处 理 设 备 进 行 统 一 注 册 管 理,所 有 设 备 信 息 集 中 保 存 在 信 息 管 理 中 心 。 系 统 管 理 员 可 以 对 各 项 硬 件 设 备 配 置 信 息 进 行 编 辑 、修 改,作 到 设 备 的 统 一 管 理 。(2) 用 户 的 管 理 :管 理 软 件 对 系 统 内 所 有 用 户 、部 门 进 行 统 一 注 册 管 理,所 有 用 户 信 息 集 中 保 存 在 信 息 管 理 中 心 。 用 户 的 注 册 包 括 部 门 、用 户 组 、用 户 名 称/密 码 的 分 配 与 设 置 。(3) 权 限 的 管 理:权 限 的 管 理 主 要 分 为 设 备 访 问 权 限 的 管 理 和 用 户 优 先 控 制 权 限 的 管 理 。 设 备 访 问 权 限 的 管 理 是 根 据 用 户的 职 能 划 分 设 备 访 问 范 围 。 用 户 优 先 控 制 权 限 的 管 理 是 指 对 访问 相 同 设 备 的 不 同 用 户 可 以 制 定 不 同 的 优 先 控 制 权 , 如 云 台 的 控 制 权 限 ,服 务 器 会 自 动 进 行 智 能 调 度 ,高 级 别 用 户 会 优 先 获 得 控 制 权 。(4) 日 志 管 理 : 管 理 软 件 提 供 日 志 ( 包 括 系 统 日 志 、 用 户 日 志 、报 警 日 志)存 储 和 检 索 功 能 。 服 务 器 区 分 日 志 类 型 、时 间 、触 发 信 息 等 类 别 自 动 生 成 日 志 ,完 整 地 记 录 系 统 事 件 、报 警 消 息 、 操 作 员 登 陆 系 统 后 的 各 项 操 作 等 。 所 有 采 集 端 与 用 户 软 件 生 成 的 日 志 自 动 发 送 到 信 息 管 理 数 据 库 中 心 保 存 。(5) 录 像 管 理 :根 据 需 要 , 可 以 专 门 配 置 一 台 录 像 管 理 服 务 器 ,集 中 存 储 重 要 的 录 像 文 件 ,并 根 据 录 像 时 间 、视 频 输 入 路 数 配 置 磁 盘 阵 列 。2.3 监 控 子 系 统监 控 系 统 主 要 有 4X1.5m 大 屏 幕 显 示 器 (DLP+LED 技 术 )、监 控 客 户 端 以 及 小 型 视 频 会 议 系 统 组 成 。 客 户 端 软 件 主 要 包 括 视 频 监 控 客 户 端 (图 2)和 实 时 工 程 数 据 客 户 端 模 块 (图 3)。 其 中视 频 监 控 客 户 端 主 要 由 实 时 监 视 、系 统 配 置 、录 像 播 放 等 功 能模 块 构 成 。各 监 控 计 算 机 可 以 通 过 客 户 端 软 件 实 现 实 时 监 控 ;在 公 司 总 部 领 导 与 技 术 人 员 的 个 人 电 脑 上 可 以 安 装 客 户 端 软 件 , 通 过 系 统 ,实 现 和 井 队 点 对 点 的 语 音 /视 频/短 消 息 交 流 ,形 成 小 型 视 频 会 议 系 统 。 实 时 了 解 井 场 作 业 情 况,以 作 出 正 确 的 决 策 与 指 挥 。和 录 井 队 伍 往 往 来 自 不 同 公 司 。 如 果 要 从 钻 井 仪 采 集 数 据 并 传输 回 后 方, 有 时 无 法 得 到 甲 方 和 钻 井 公 司 的 许 可 。 针 对 这 一 问 题,该 系 统 开 发 了 相 应 的 数 据 通 讯 接 口 。 这 样 既 可 以 从 钻 井 仪 采 集 工 程 数 据,也 可 以 从 录 井 参 数 仪 获 取 实 时 的 施 工 数 据 。(2) 无 线 视 频 监 控 : 井 场 作 业 中 , 往 往 在 固 定 摄 像 头 无 法 覆 盖 的 区 域 会 出 现 突 发 事 件 , 该 系 统 采 用 了 移 动 监 控 子 系 统 ,在 突发 事 件 应 急 指 挥 过 程 中, 现 场 工 程 师 可 以 使 用 防 爆 移 动 视 频 设备,采 集 现 场 的 音 视 频 数 据,通 过 无 线 天 线 传 送 回 井 场 服 务 器 ,再 通 过 井 场 的 网 络 及 卫 星 网 络 传 回 总 部 或 作 业 区 基 地 。 使 后 方 能够 灵 活 、及 时 地 了 解 前 线 的 情 况 。(3) 另 外 从 公 司 的 作 业 特 点 出 发 ,系 统 在 开 发 和 应 用 中 还 考 虑 了 易 操 作 性 、可 移 动 性 、安 全 性 、可 靠 性 、可 维 护 性 、兼 容 性 等 多 方 面 因 素 。2.5 国 际 标 准公 司 的 技 术 服 务 队 伍 在 境 外 作 业 中 , 往 往 需 要 与 来 自 不 同 公 司 的 多 个 作 业 队 伍 在 同 一 井 场 进 行 协 同 工 作 。 根 据 这 一 情 况, 该 系 统 在 开 发 中 遵 循 了 国 际 通 用 的 WITSML 标 准 (井 场 信 息 传 送 标 准 标 记 语 言),在 WITSML 标 准 的 基 础 上,系 统 可 以 实 现 与 其 它 油 田 服 务 公 司 的 各 种 系 统 之 间 井 场 数 据 的 无 缝 集 成 和 数 据 共 享,从 而 提 高 对 甲 方 油 公 司 的 服 务 能 力 ,提 高 了 油 公 司 的 决 策 支 持 水 平 。技术 创 新结 束 语3该 系 统 在 四 川 油 气 田 应 用 , 取 得 了 较 好 的 效 果 。 通 过 该 系统,院 总 部 可 以 实 时 地 获 取 到 井 场 的 各 项 生 产 数 据 ;可 以 通 过 视 频 对 现 场 进 行 全 方 位 多 角 度 的 监 控 ;实 现 了 作 业 现 场 、项 目 部 、公 司 总 部 三 方 之 间 的 音 视 频 通 讯 。 另 外,在 作 业 现 场 出 现 突 发 事件 时 ,通 过 这 一 系 统 ,公 司 总 部 的 技 术 专 家 可 以 及 时 对 井 场 情 况 进 行 分 析,与 现 场 进 行 实 时 交 流 并 发 出 建 议 和 指 令 。本 文 作 者 创 新 点: 根 据 企 业 的 生 产 要 求, 该 系 统 采 用 卫 星 、GPRS、ADSL 多 种 载 体 传 输 把 分 散 在 远 处 的 井 场 图 像 、 数 据 等 汇 总 到 数 据 应 用 中 心 ,如 同 管 理 人 员 在 作 业 现 场 ,随 时 掌 握 生 产 动 态 ,减 少 生 产 管 理 链 条 ,提 高 生 产 效 率 ,实 现 真 正 意 义 上 的 “信息 化 管 理 、远 程 化 指 挥 ”。参考文献 1周兵,吴文斗等.石油液化气储运数据监控系统设计J.微计算 机信息.2007,3-1:P106-1072马永光,陆振国等.基于 Internet 的电厂实时监控图形显示技 术的应用J.微计算机信息.2007,1-1:P129-1313张进双, 郭学增. 钻井实时远程群体决策支持的实现. 录井工 程,2004, 15(4): P7- P104宋庆彬, 孙志宝, 曾宪芬. 井场信息远程传输经济型方案探讨.录井工程, 2005,16(3): P6- P85宋庆彬,孟令蒲,赵恩普,等. 集合化井场信息远程传输系统简 介. 录井工程, 2008,19(2): P50-P53作 者 简 介 :谢 超 (1981-),男 ,安 徽 巢 湖 人 ,中 国 石 油 集 团 川 庆 钻 探 工 程 公 司 地 质 勘 探 开 发 研 究 院 助 理 工 程 师,专 科,研 究 方 向 :计 算机 网 络 技 术 ; 谢 辉 (1977-),男,安 徽 巢 湖 人 ,中 国 石 油 集 团 长 城 钻 探 工 程 公 司 工 程 师,博 士,研 究 方 向:计 算 机 网 络 技 术 。(下转第 95 页)2.4 井 场 部 署针 对 各 作 业 点 的 井 场 特 点 , 我 们 在 系 统 部 署 安 装 时 考 虑 了图 5 原型系统的测试网络结构图图 6 L2TP+IPSec 报文封装格式图 7 显示隧道建立信息强数据处理能力。虽然这种结合增加了协议实现的复杂度和运行时的时间开销, 但对于安全性要求较高、数据流量较大的场 合,该方案有着极大的应用价值。本文的创新点: 基于 L2TP 和 IPSec 相集成的 VPN 方案之上,提出并实现了多安全连接技术,提高了高吞吐量数据的传输,更好的满足了用户的需要。参考文献1RFC2661.Layer Two Tunneling Protocol L2TPS. 2RFC3193.Securing L2TP using IPSecS.3Atsushi Kara. A DoS -Vulnerability Analysis of L2TP -VPN J. Proceedings of the Fourth International Conference on Computer and Information Technology,2004.4张焕明等.基于 IPSec 的 VPN 关键技术研究 J.微计算机信息,2006:22(3)56-58.5季超等.基于 L2TP/IPSec 的安全隧道技术方案j.河南大学学 报(自然科学版),2004:34(1).6李慧,李涛等. 基于 IPSec 和 L2TP 结合的安全 VPN 研究与实 现J.现代通信,2007.3.7寇海州等.基于 FreeBSD Unix 的 VPN 隧道 IPSec 加密技术研 究J.计算机安全,2008.5.作 者 简 介:李慧,1981 年 7 月,女,汉族,安徽芜湖人,计算机应用技 术专业硕士,讲师,主要研究方向为网络安全、网络与分布式计 算、嵌入式计算; 李涛,1981 年 12 月,女,汉族,安徽阜阳人,硕士,主要研究方向为网络与分布式计算、嵌入式计算。Biography:LI Hui (1981 - ), Gender (female), AnHui Province, Jin Ling Institute Of Technology, lecturer, Computer Application, Research Ares: Network Security, Network and Distributed com-puting 、Embedded Computing.成功运行 L2TP+IPSec 程序之后,用网络监听软件 IPgrab 检测两个 VPN 网关之间传输的数据包头,检测结果显示包头格式 同设计方案中的完全一致, 如图 6 所示, 这表明在 LAC 和 LNS 之间传输的数据包,首先经过了 IPSec 的保护,然后在 L2TP 隧道里进行传输。查看建立成功的隧道,具体显示信息如图 7 所示。技术 创 新(210001 南 京 金 陵 科 技 学 院 信 息 技 术 学 院 ) 李慧从图 7 可知,建立的隧道标识是 25972,在隧道建立的基础上,成功建立了 PPP 会话,如下所示。ppp0: flags =8051 mtu 1500(210013 南 京 中 国 电 子 科 技 集 团 第 14 研 究 所) 李涛(Jin Ling Institute Of Technology, Nan Jing, 210001, China)LI Hui(CETC 14th Research Institute, Nan Jing, 210013, China ) LI Tao通 讯 地 址 :(211101 江 苏 省 南 京 市 江 宁 区 宏 运 大 道 1188 号 左 邻inet192.168.254.2020xffffff00-192.168.254.200netmask再使 用 命令 echo ”c 25972/var/run/l2tp-control 建 立 第 二条 PPP 会话,如下所示:ppp0: flags =8051 mtu 1500右 里 丹 桂 苑 1-1-202) 李慧(收稿日期:2009.07.23)(修稿日期:2009.10.23)(上接第 57 页)Biography:XIE Chao, male, born in 1981, Male, College, As-sistant Engineer,CNPC CCDC Geological Exploration & Develop-ment Researchlnstitute, Computer, researchful aspert: computer network technology.(610051 成 都 中 国 石 油 集 团 川 庆 钻 探 工 程 公 司 地 质 勘 探 开 发inet192.168.254.2020xffffff00-192.168.254.