数字化油田生产管理系统建设方案1目录2技术方案 (2)2.1建设内容与规模 (2)2.1.1建设目标 (2)2.1.2建设内容 (2)2.1.3建设范围 (3)2.2功能架构方案 (4)2.3体系架构方案 (6)2.4技术架构方案 (7)3系统概要设计 (8)3.1系统功能设计 (8)3.1.1生产监控系统 (9)3.1.2现场作业管理系统 (22)3.1.3生产报表管理系统 (32)3.1.4调度指挥系统 (35)3.1.5能耗管理系统 (46)3.1.6设备管理系统 (50)3.1.7辅助管理系统 (60)3.2系统接口设计 (71)2技术方案2.1建设内容与规模生产管理平台划分为7大系统，分别是生产监控系统、现场作业管理系统、生产运行管理系统、调度指挥系统、能耗管理系统、设备管理系统、辅助管理系统。
功能架构图如下所示：2.1.1建设目标建立规范、统一、高效、安全的生产管理平台，覆盖油田公司、采油厂、作业区三级生产管理及调度指挥需要，实现数据源头采集，规范基层生产管理，强化生产受控，从而全面提升生产管理水平。
在油田公司这级借助信息化手段实现调度指挥、宏观决策分析；在采油厂级提高生产管理工作效率，提升安全管理意识，加强生产应急抢险管理；在作业区级最大限度的减少基层数据录入交叉重复、实现作业区基层工作岗位标准化、数字化管理。
2.1.2建设内容通过梳理作业区的油气生产、原油外输、污水处理、污水回注4大业务主线，按照作业区基础工作管理岗、任务调度组织岗、井站巡检操作岗、任务监督管理岗、工作考核管理岗的初步划分，梳理出运行管理、现场管理、设备管理、物资管理、HSE管理、能耗管理、车辆管理、人员管理9大业务范围。
围绕业务范围，项目的建设内容主要包括：（1）运行管理。
任务及计划管理：信息收集与传递、日常生产工作安排、工作计划制定、油气水电系统运行分析及问题处置；交接班管理：作业许可管理：核实作业许可及JSA、工作界面交接与技术交底、现场（气体监测与监测、施工隔离、受控作业、动土动火作业、高处作业、作业许可延期、作业完成交接等）。
（2）现场管理。
单井管理、站库管理、管道完整性管理：按照站场分区域、管线分段的方式，工作人员对工作区域进行巡回例行检查，并对问题进行跟踪处理。
（3）设备管理。
开展设备动态管理（设备调入、调出、新增、报废、维修、保养），开展定期的设备检查考核，并对问题进行跟踪处理。
（4）物资管理。
根据实际生产及消耗情况制定季（月）度物资采购计划，来料验收入库、各项用料发放登记、废旧物资回收登记、上交、报废等。
（5）HSE管理。
物的不安全状态、人的不安全行为、管理因素、环境因素；制定安全工作计划，开展日常检查、发现问题督促整改、建立各项基础资料（人员、特种设备），上传各项动态资料，分析原因制定纠正及防控措施。
（6）能耗管理。
统计油（汽柴油）、水、电、气使用情况，分析消耗动态变化原因，制定节能降耗措施并督促实施；生产电力相关的管理工作，作业区电力运行维护、检修管理；作业区变电所变配电和站外线路运行管理；作业区电力系统故障处理流程管理；作业区电力相关报表管理；作业区供水、能耗等工作管理。
（7）应急管理。
制定培训及演练计划，按期开展培训及演练，建立建全应急抢险队伍，动态管理应急库房各项物资储备。
（8）人员管理。
人员工作安排、任务考核管理。
（9）车辆管理。
建立车辆台帐，行驶及维修台帐、做好车辆回场及三交一停（封）。
2.1.3建设范围1、组织范围从上到下分为三级，分别是油田公司级生产管理部门，包括勘探处、油气开发处、工程技术处、生产运行处、物资装备处、基建工程处、安全环保处等；采油厂级生产管理部门，包括生产运行、安全环保、电力、物资、基建、信息自动化、注采作业区、集输作业区等部门；作业区级生产管理班组，包括生产技术、注采、集输、运行维护、中控、信息自动化等班组。
2、业务范围业务范围主要包括油气生产、原油外输、污水处理、注水生产等业务。
3、投资范围：包括工程费用、预备费用和其他费用。
工程费用：咨询实施费、软件费、内部支持费用；其他费用：项目可行性研究编制与评审费、培训费、会议费；预备费：基本预备费。
4、功能范围。
功能范围主要包括生产数据源头采集、生产调度、应急指挥、数据分析、岗位标准化、生产报表、生产曲线、任务计划、运行维护、生产巡检等管理。
2.2功能架构方案生产管理平台划分为7大系统，分别是生产监控系统、现场作业管理系统、生产运行管理系统、调度指挥系统、能耗管理系统、设备管理系统、辅助管理系统。
功能架构图如下所示：油田公司级：油田公司级的功能需求为宏观上的生产总况查询、调度指挥及决策分析。
综合数据的汇总和展示：以综合数据和曲线方式展示采油、采气、注水生产动态信息，产能建设信息，修井运行信息，油气集输汇总信息，重点井的生产信息等内容。
生产调度指挥：关注重点井的生产动态，生产安全事件的报警预警信息，重大任务计划的部署与下达。
决策分析：根据各类汇总信息，生产统计分析趋势曲线和综合报表，高层视频会议，进行决策分析。
采油厂级：功能需求包括油水井采集与管理、调度指挥管理、泵站能耗管理、阴极保护管理、生产电力管理、管道泄漏监测管理等6大核心需求。
作业区级：功能需求包括岗位工作标准化管理、计划与任务管理、检查管理、监督与考核管理、设备与物资管理、HSE管理、综合管理等七大模块。
现场作业管理系统通过大数据处理手段对所需巡检区域进行科学化、数字化、可视化巡检管理。
系统对巡检管理考核工作从巡检人员、巡检任务、隐患管理、现场图像、缺陷管理进行严格、科学的统计、分析，最大化的协调和帮助企业管理者对巡检活动现场、巡检人员的统筹掌握，从而有效的保障巡检工作的顺利展开，为避免隐患、发现隐患、处理隐患提供了科学、准确、可靠的数据依据。
在巡检过程中发现隐患（缺陷），可通过手持PDA将现场情况进行描述，并拍摄现场图像进行申报，供上级管理员进行审批处理，处理信息可进入设备缺陷管理流程进行全程跟踪处理。
调度指挥系统针对作业区、采油厂、油田公司，对收集的信息进行汇总、综合处理与分析，达到生产操作实施监测、生产运行行为可视、管理决策系统化的目的，将实现各油气生产单位的生产总况的可视化展示，面向地面生产构建一体化生产管理协同工作环境，满足油田公司、采油厂及作业区生产管理与调度指挥的协同工作需要。
能耗管理系统统计油（汽柴油）、水、电、气使用情况，分析消耗动态变化原因，制定节能降耗措施并督促实施；生产电力相关的管理工作，作业区电力运行维护、检修管理；作业区变电所变配电和站外线路运行管理；作业区电力系统故障处理流程管理；作业区电力相关报表管理；作业区供水、能耗等工作管理。
形成能耗的分类、分项、分区域统计分析，对能源的统一调度、优化能源介质平衡、减少煤气放散、提高环保质量、降低企业综合能耗和提高劳动生产率有重要作用，帮助客户更有效的使用能源，从而实现“节能管理、绿色能效”。
辅助管理系统包括车辆管理：建立车辆台帐，行驶及维修台帐、做好车辆回场及三交一停（封）、系统管理：组织机构管理、权限角色管理、人员岗位管理等内容。
2.3体系架构方案采用集中式部署架构方案，在胜利油田数据中心机房统一部署所有的服务器、存储设备、网络设备及安全设备，统一纳入到胜利油田云平台，数据集中统一管理。
系统DMZ区（安全隔离区），内部用户通过内网直接访问，外部用户通过DMZ 区访问系统。
2.4技术架构方案技术架构采用分层架构模式，总体上从下到上依次为数据层、基础设施层、服务层、系统抽象层和表现层。
上下层间保持松散的耦合关系。
下层为上层提供必要的服务组件并屏幕更底层的实现细节，上层对下层的实现进一步封装和抽象。
数据层驱动整个系统的数据接入与持久化。
数据接入部分通过TCP固定端口的侦听并接收现场生产原始数据流并向上层输送。
数据持久化部分负责对系统内产生的所有持久化数据的存储与加载。
对于生产过程中产生的实时数据，使用NoSQL的MongoDB进行存储，并提供热备份机制；对于系统元数据和工程设计数据使用关系型数据库MYSQL进行存储；对于非结构化数据采用文件形式存储并提供相应读写驱动的封装。
基础设施层集成了若干可重用的工具类基础组件。
包括使用ORM对数据持久化进行抽象的组件、对接入的生产数据进行结构化抽象的组件、数据压缩算法组件、数据加解密算法组件、其他通用算法组件、通用日志服务组件、传输基础服务组件(封装MQTT协议)、访问令牌管理组件(基于OAuth2.0协议构建)等。
服务层基于微服务的思想进行构架，将系统整体业务相关功能划分为可调度、可增减的业务实体。
服务层应支持系统的整体持续集成和演进。
服务实体之间可以通过系统服务总线(SSB)进行相互通信。
系统服务总线基于Apache Kafka搭建，可实现实体间大吞吐量且稳定的消息订阅与消费。
系统抽象层将服务实体进行统一封装和入口集成；一方面，它提供外部检索发现实体的统一接口，并提供的单点登录的流程控制；另一方面，它为表现层以及外部系统提供统一的基于REST风格的语言无关的SDK集合。
表现层封装了支持多操作系统平台多的统一人机接口。
Web前端采用了基于Html5/CSS3/JavaScript的基础技术构架和基于jQuery等的多种框架进行渲染。
移动端则采用IONIC/AngularJS框架进行跨平台的统一构建。
桌面应用基于QT5.6进行构建，桌面应用用于传输客户端的现场配置和监控等功能。
3系统概要设计3.1系统功能设计生产管理平台划分为7大系统，分别是生产监控系统、现场作业管理系统、生产运行管理系统、调度指挥系统、能耗管理系统、设备管理系统、辅助管理系统。
3.1.1生产监控系统生产监控系统主要针对设备产生的实时数据进行采集、传输、监测、报警，从而实现对生产过程的实时运转情况掌控。
3.1.1.1数据采集传输单井数据采集：油气水井需采集参数包括：➢抽油机井参数需求：油压、套压、载荷、位移，综合电参（电流、电压、电量、有功功率、无功功率）等参数。
➢螺杆泵井参数需求：油压、套压、载荷、扭矩、转速，综合电参（电流、电压、电量、有功功率、无功功率）等参数。
➢采气井参数需求：油压、套压、温度、太阳能供电综合电参（电流、电压、电量）等参数。
➢注水井参数需求：干线压力、油压、瞬时流量、累计注入量、阀开度等参数。
站库数据采集：计量站（间）采集参数如下：➢集油阀组参数需求：集油阀组汇管压力、集油阀组汇管温度、可燃气体浓度、阀组间摄像头等参数。
➢加热炉参数需求：水套炉进口压力、水套炉进口温度、水套炉出口压力、水套炉出口温度、水套炉燃气流量计、水套炉液位、燃气压力、可燃气体浓度、水套炉壳程压力、燃烧器电气参数、水套炉摄像头。
