数字油田总体架构及思路(精编文档).doc

浅析油田数字化建设的思路文｜祖智慧 伊春涛这篇文章利用对油田数字化的建设目标进行详细分析，并且详细分析了油田数字化建设工作当中现在存在的问题以及建设的要求和建设的途径，本文还以某个油田的油田数字化建设为例，来进简单的举例说明，并且对比数字化实施前后的在生产方式方面的区别，对数字化建设下一步需要进行的工作安排进行最终的明确。

一、油田数字化的建设目标在勘探开发与管理类的领域中，油气生产物联网系统是一个极其重要的信息系统建设项目。

因为在油气生产运行中的工作需要，油气生产物联网系统的手段包括对生产操作自动化的实现和对生产管理流程进行优化，以此来提升工作效率，使劳动组织用工得到优化，让精细化管理应用于服务油田生产的工作中。

我们开展这些工作想要做到的最终的目标就是提高生产产量，提升工作效率，节省人力资源，减少能量损耗，并且降低运行的成本。

就目前而言，各大油田企业现在十分想要让自己的公司实现现代化，实现现代化的途径就是开展相关数字化建设。

因为我们需要关注生产油气过程的全部细节，所以建立一个覆盖全部油田的一整套物联网系统是非常有必要的，而且这一套物联网系统，最终将会被建立，自动采集相关的生产数据、对关键过程进行连锁控制、工艺的流程将得到可视化的展示、实时监测生产过程中的综合性信息管理平台，也会随之被实现。

对油田进行管理的新模式“不需要有人留下来值班、监控室全天24小时无死角、对层级进行简化等等”这些都会被实现。

对高效的集成设备进行采用，将优化油气处理、集油、注水以及污水等主体的工艺流程的工作进行实现，将极大程度提升工艺流程在进行过程中的效率，而且省了许多需要人为控制的生产环节，不过现如今，对绝大多数的油田企业来说，实现数字化建设，还是有一定的困难的。

而且远程的仪表是基本上不存在的，对数据进行抄录和监测都是由相关的工作人员在现场完成的，这样就造成了生产效率降低，而且劳动的强度也被提高了，需要用到的工作人员也变多了。

关于对数字油田软件系统架构研究摘要：在技术不断发展的过程中，互联网技术已经被各行各业广泛运用，其中数字化技术为企业的日常管理提供了便利，增强了管理的质量和效率，尤其是对于油田企业来讲，数字油田软件系统的设计和运用，能确保企业管理水平。

鉴于此情况，本文将重点围绕数字油田系统软件架构进行研究，为油田行业的数字化改革创造良好的条件。

关键词：数字油田建设；软件设计；系统架构引言：数字化油田软件系统的运用是石油企业进行现代化改革的重要基础，其中蕴含着大量的石油地质学等知识，可有效帮助管理人员提升工作质量和效率。

由此可见，围绕数字油田软件系统架构进行研究，对促进我国油田事业的长远发展具有重要意义。

一、数字油田相关概述我国石油资源丰富，但是在长久运用的背景下，资源也在不断减少，尤其是很多企业的不合理开发，更是加大了资源浪费现象，不利于石油资源的合理优化配置。

目前，信息化技术的种类不断丰富，油田企业应该抓住时代机遇进行数字化油田建设，从而运用技术手段提升资源开发水平，为后续的战略发展提供保障。

数字油田建设主要是借助技术软件的运用帮助管理人员分析日常信息，完成数据的存储和管理，从而为后续的战略方案制定提供数据帮助。

然而目前虽然很多油田企业开始进行数字化建设，但是使用效果却难以达到预期要求，为此部分研究学者认为可以利用数字化油田软件开发的形式完善原有的数字化管理体系。

在多年探索的背景下，专家学者认为软件设计应该围绕以下理念进行，即运用数字化技术构建逻辑模型，围绕业务需求建立软件系统平台[1]。

二、数字油田软件系统架构设计（一）设计理念为有效解决传统数字油田建设在信息运用方面质量较差的问题，在软件架构设计方面应该加大对以下几个方面的关注：第一，确保资源共享以及系统运行的科学性。

数字油田软件的设计必须要确保硬件系统的质量，从而配合软件的运用对系统数据进行科学处理，营造良好的数据信息存储环境，为油田企业管理人员的工作，提供良好的帮助。

数字油气田解决方案Sunny smile“数字油气田”是某油气田的虚拟表示，能够汇集该油气田的自然和人文信息，油气田管理人员可以对该虚拟体进行探查和互动。

具体来讲，是以信息基础设施为基础，以多尺度、多种类的空间基础地理信息为支撑，按照“数字地球”的构想，充分利用计算机、现代测绘、现代网络、虚拟现实以及数字通讯等数字技术，以天然气整个生产流程为线索，建立勘探、开发、地面建设、储运销售以及企业管理等多专业的综合数据体系，并将各专业的数据和应用系统进行高度融合。

其目的是在建立天然气生产和管理流程优化应用模型的基础上，利用可视化技术和模拟仿真以及虚拟现实等技术对数据实现可视化和多维表达，并且通过智能化分析模型，为企业经营管理提供辅助决策信息，进一步挖掘生产和管理环节的潜力，使信息化建设更好地服务于企业生产和管理，为油气企业的发展创造良好的信息支撑环境。

“数字油田”的支撑技术包括：数据源的采集与获取、数字信息的处理与系统基础建设、“数字油田”的管理、分析及决策解决方案、建设“数字油田”软件平台开发环境解决方案等。

一、数字油气田的技术框架模型：1、“数字油气田”以地理信息系统为主，结合遥感影像处理、全球定位、海量数据存储、有/无线通讯、人工智能、油气的勘探开发等技术构建起一个先进、实用、开放、安全可靠的应用系统。

2、“数字油气田”总体结构的设计采用Web Service技术、系统集成技术、企业信息门户技术、统一授权与单点登陆技术、最新的系统加密与安全防护技术，构建了一个企业共用的信息交换和管理平台，并将数字管道各应用子系统和企业的其他业务应用系统整合起来，形成一个有序、互联的完整信息管理系统3、“数字油气田”充分应用地理信息系统技术发展的最新成果和实用功能，融合GIS发展的最新技术；以POSC/APDM为模板构建油气开发和集输管道的数据模型，考虑多种空间数据存储结构和存取引擎；采用遥感影像处理技术进行多种分辨率、多种坐标参照系统、多种数据格式的数据的转换处理；采用GPS定位和信息传输技术对活动对象（如管线巡检人员）进行跟踪管理；采用三维影像技术对场站内部结构、重大穿跨越工程部位进行三维立体显示。

数字化油田方案数字化油田解决方案2023年第一局部数字化油田解决方案——抽油机故障诊断专家系统第一章系统概述1.1需求分析油田生产的主要目标是提高原油产量。

提高抽油机的工作效率，保障抽油机安全运行是提高产量的主要措施。

多数油田生产企业承受人工巡检的方式来对抽油机进展维护。

这种方式虽然有肯定效果，但是，由于人员有限和技术手段的落后，使得企业无法准时把握每一台抽油机的运行状况，从而不能准时对抽油机消灭的故障进展排解。

随着计算机技术和通信技术的快速进展，以及油田自动化进展的需要，辽河油田公司承受抽油机监控治理系统，通过抽油机现场采集终端实时传送的现场生产数据，实现数据的实时监控，及示功图的显示。

但该监控系统只能实现对抽油机运行参数的监控，及示功图的显示，不能实现对抽油机运行状况的综合分析，为了更好的对抽油机的整体运行做出推断，并对所监测到的抽油机的各项运行参数进展综合分析，本方案设计了一套故障诊断专家系统进展分析。

1.2专家系统背景学问按专家系统的特性及处理问题的类型进展分类，专家系统分为 10 类：解释型、诊断型、推测型、设计型、规划型、掌握型、监测型、修理型、教育型和调试型。

本系统承受的是故障诊断专家系统。

这类专家系统是依据输入的信息推出相应的对象存在的故障、找出产生故障的缘由并给出排解故障的方案。

由于现象与故障之间不肯定存在严格的对应关系，因此在建筑这类系统时，需要把握有关对象较全面的学问，并能处理多种故障同时并存及间歇性故障等状况。

1.3专家系统特点专家系统应具备如下特征：（1）启发性，不仅能使用规律学问，也能能使用启发性学问，它运用标准的特地学问和直觉的评判学问进展推断、推理和联想，实现问题求解。

（2）透亮性，它使用户在对专家系统构造不了解的状况下，可以进展相互交往，并了解学问的内容和推理思路，系统还能答复用户的一些有关系统自身行为的问题。

（3） 敏捷性，专家系统的学问与推理机构的分别，使系统不断接纳的知 识，从而确保系统内学问不断增长以满足商业和争论的需要。

收稿日期:2007-04-18基金项目:该项目受教育部高等学校博士学科点专项科研基金项目资助(项目编号:20040615004)作者简介:吴锋(1980-),男,2002年毕业于西南石油学院石油工程专业,现为西南石油大学油气田开发专业在读博士研究生。

文章编号:1006-6535(2007)05-0102-04基于3P N 层体系结构的数字油田框架吴 锋1,李晓平1,廖伍彬2,杨 洋2,孙连杰3(11西南石油大学,四川 成都 610500;21中国海洋石油总公司,北京 100010;31中油大港油田分公司,天津 大港 300278)摘要:/数字油田0是一个复杂的大系统,包含了多学科多专业的高度集成应用。

本文运用分层架构处理复杂大系统的方法,分析了石油行业主要业务活动的逻辑结构,综合考虑了/数字油田0的技术实现,提出了基于3P N 架构的数字油田整体框架,为/数字油田0统一解决方案的实现提供了一条可行的思路。

关键词:数字油田;分层结构;业务活动;集成应用;整体框架中图分类号:TE19 文献标识码:A前 言自1998年美国提出/数字地球0[1]以来,很多领域相继也提出了数字化计划。

其中/数字油田0在世界各国的石油行业迅速发展,已取得了很大的成果。

我国石油行业也在勘探、开发等方面的信息化进程上取得了很大成就,但是在行业的整体框架和解决方案上还处于探求阶段[2~6],为此,本文综合考虑/数字油田0的技术实现和石油工业的业务逻辑两方面提出了基于3P N 层结构的数字油田框架。

1 数字油田理解国内许多学者对数字油田提出了不同的定义,但无论是侧重技术的表述,还是扩展到信息管理的层面,其本质上都来自于/数字地球0,差别在于内涵和外延的不同,这方面大庆油田和胜利油田做了许多开创性的工作[7,8]。

笔者认为,/数字油田0应该从其概念表述、内涵和外延3个方面来理解。

既然/数字油田0来自于/数字地球0,那就使用比较公认的概念表述:首先是油田的虚拟表示;其次,其内涵应包括油田的整个业务活动以及业务所涉及到的所有对象(包括人在内)和时空的数字化;第三,其外延更应该扩展到整个石油行业以及相关配套行业的信息化,而不能局限在单个油田、公司或者石油行业,这是/数字油田0计划得以实现的必然要求。

目标：以为油田开发、生产、科研和经营管理提供全面、优质、高效的信息技术支撑为出发点，以实现数字采油厂为目标，在集团公司和油田公司的信息化战略规划的框架下，在继承现有信息化和数字化成果的基础上，通过完善、补充、整合、提升，构建集中管理、优质高效的网络和数据支撑环境，建成高度集成、覆盖核心业务流程、协同运行的信息应用系统，实现油气生产物联网的全覆盖，探索建立可视化、智能化决策支持模式，达到生产测控自动化、数据管理资产化、应用系统集成化、技术平台标准化、业务工作协同化、管理决策智能化。

数字擦采油厂建设包括六大工程：一是夯实IT基础支持体系；二是完善数据采集平台；三是打造两个中心；四是建设五大专业应用；五是搭建一体化业务协同系统；六是构筑决策支持与优化系统。

1、夯实IT基础设施支持体系（1）企业网建设完善企业网建设，构架无障碍高速信息通道，实现万兆骨干、千兆到桌面、油田范围内全移动接入的高效企业网络。

（2）办公系统建设以现有办公系统为基础，在集团公司和油田公司的IT规划指导下，结合我厂实际业务需求，深入开展办公系统的建设、推广和应用。

一是推广应用即时通信系统(RTX)；二是建设文档资料提报与办公批文发布系统，三是建设视频会议系统；Office/Windows 升级。

（3）门户系统建设以完善制度规范体系为基础、以资源整合建设为重点、以网站安全运行为保障、以网站队伍建设为支撑建成品牌形象高度统一、运行管理高效规范、信息服务实用便捷、系统运行安全稳定的门户系统。

一是按照油田公司规划，建立统一集中门户构架，将门户升级到SharePoint2010的统一软件平台。

二是挖掘梳理各级网站信息资源，实现资源集成展现，提升门户信息服务水平。

三是统筹规划门户内容功能，规范门户建设和信息发布，提升门户宣传服务水平。

四是加强与业务应用系统集成，提升门户办公服务水平。

五是实现单点登陆功能，一次登陆，畅行无阻；实现个性化定制。

六是建立有效管理机制，强化安全体系建设，保障门户信息安全和运行安全。

架构图1）软硬件层软硬件层主要包括网络、GPRS无线网络，服务器集群、操作系统、数据库系统、安全防护软件、镜像及备份工具等支持系统运行了网络、软硬件环境。

2）数据库数据库层主要包含勘探开发数据库、油气生产数据库、经营管理数据库、应急指挥数据库以及地理信息数据库。

地理信息数据库主要是辅助数字油田建设管理的基础地理数据，包含油区矢量电子地图以及影像数据以及相关的属性信息。

勘探开发数据库主要是勘探开发过程中所产生的一些数据，包括勘探专业数据库、钻井专业数据库、录井专业数据库、试油测试专业数据库、物化探数据库、油田开发专业数据库以及地质图件等。

油气生产数据库主要是指油气生产过程中产生的数据，包括井下作业数据、生产动态数据、分析化验数据等。

经营管理数据库主要是在油气经营管理过程中产生的一些动态数据，如设备、物资的出库入库数据、财务数据等应急指挥数据库主要是当发生一些安全事故时可以调配的数据，如应急人员、车辆、物资以及应急预案数据。

3）数据中心数据中心作为各种数据的集成与交换中心，主要实现多源异构数据的统一、层次化管理，用于辅助系统的快速搭建，并根据需求的变化迅速做出调整。

4）ZDOF云平台ZDOF为ZGIS Digital Oil Field的简称，是数字油田信息化管理的专业平台，该平台充分融合云计算和SOA架构的理念，并结合ZGIS平台关键技术，将基础设施、数据、开放工具以及应用系统等以服务的形式提供给用户，构建一个开放的技术平台，提升应用系统的整合水平。

5）系统应用层平台主要包含7个应用系统，实现数字油田可视化查询与展示、数据集成交换、服务共享、勘探开发信息化、地面建设与管理、应急指挥以及生产经营管理，覆盖内容全面、完整、实用。

主要有数字油田二三维一体化展示地理信息系系统、数字油田数据交换系统、数字油田共享服务系统、油气勘探开发信息系统、数字油田地面生产管理系统、数字油田应急指挥管理系系统、油田经营管理系统。

数字油田解决方案第1篇数字油田解决方案一、引言随着信息技术的飞速发展，数字化转型已成为各行各业提高生产效率、降低成本、提升管理水平的重要手段。

石油行业作为我国经济的重要支柱，面临着资源日益减少、开发难度加大、环保要求提高等多重挑战。

为应对这些挑战，提高油田勘探开发与生产管理水平，本文提出一套数字油田解决方案。

二、目标与原则1. 目标：- 提高油田勘探开发成功率；- 提升油田生产效率与经济效益；- 保障生产安全与环境保护；- 实现油田信息化、智能化、绿色化发展。

2. 原则：- 合法合规：遵循国家相关法律法规和政策，确保方案合法合规；- 实用性：紧密结合油田生产实际，确保方案具备实用性和可操作性；- 创新性：采用先进的信息技术与设备，提高油田数字化水平；- 可持续：注重环境保护与资源合理利用，实现油田可持续发展。

三、解决方案1. 油田数据采集与传输：- 采用先进的传感器设备，对油田生产数据进行实时采集；- 利用有线和无线通信技术，实现数据的高速传输与实时共享；- 建立统一的数据传输标准与接口，确保数据的一致性和兼容性。

2. 油田数据处理与分析：- 构建大数据处理平台，对采集的油田数据进行存储、处理与分析；- 运用数据挖掘、机器学习等技术，挖掘油田生产规律与潜在价值；- 建立油田生产预测模型，为决策提供科学依据。

3. 油田生产管理与优化：- 建立油田生产管理系统，实现生产计划、作业调度、设备管理等功能；- 利用物联网技术，对油田设备进行远程监控与智能维护；- 运用优化算法，实现生产过程的优化调度，降低生产成本。

4. 油田安全与环保：- 建立安全监测系统，对油田生产安全进行实时监控；- 利用遥感技术，对油田周边环境进行监测，预防环境污染；- 建立应急预案，提高应对突发事故的能力。

5. 人才培养与知识共享：- 加强数字化油田人才的培养，提高员工信息技术水平；- 建立知识库与专家系统，促进知识的积累与共享；- 开展国内外技术交流与合作，引进先进技术与管理经验。

长庆：数字油田的三端架构作者：张越来源：《中国信息化》2013年第18期中国石油所属的地区分公司——长庆油田，地处陕、甘、宁、内蒙古、晋五省（区），特殊的自然环境使已开发的数万口油气井上千座井站和数千米输油管、线分散在大山深沟和戈壁荒滩。

面对2013年“5000万吨油气当量”的发展目标，长庆油田立足于油气生产实际，用信息化改造传统石油工业，积极探索与实践低成本的油气田数字化管理建设模式，为企业生产经营管理和业务发展提供了强有力支撑。

物联网三端架构由于油气井分散地广，长期以来，长庆油田井口数据录入、统计分析、油样采集、投球收球、储油罐液位计量和井口启停等工作，需要大量的人员到现场才能完成。

随着全面推进油气田数字化建设进程加快，步入“大油田管理、大规模建设”的长庆油田，按照数字化建设“三端五系统三辅助”的总体架构，在生产指挥、现场作业、油藏开发三个层面实施了数字化管理。

据介绍，“三端”是指在生产过程，重点按照整体性和规模性的要求，推进数字化作业区建设，加快老油田数字化改造。

前端以基本生产单元过程控制为核心，以站（增压点、集气站、转油站等）为中心辐射到井，构成基本生产单元。

按照地面装备小型化、集成化、橇装化的技术思路，围绕“井、线、站”一体化、“供、注、配”一体化，研发油气井生产控制所需的系列配套装备，推广应用数字化新设备新工艺，使油气水井与场站实现标准化、网络化、智能化管理，把没有围墙的工厂转变为有围墙的工厂式管理。

截止目前，油田数字化覆盖率已达到91%，基本实现了油气田的数字化管理。

中端以基本集输单元运行管理为核心，以联合站（净化厂/处理厂）为中心，辐射到站（转油站、集气站）和外输管线，构成基本集输单元。

利用前端采集的实时数据，建设油气集输、安全环保与应急抢险一体化的安全环保风险感知和预警系统，形成输油泵、集输管线与环境敏感区的安全环保“三道防线”和公司、厂（处）、作业区、岗位“四级责任”体系，提高生产运行系统的风险预警和远程控制能力，实现“让数字说话，听数字指挥”。

油田网络系统架构及管理油田网络系统架构及管理面对全球市场化的挑战，企业要实现跨地区、跨行业、跨国经营的战略目标，要把工作重点转向技术创新、管理创新和制度创新上来，信息化是必然的选择。

油田的数字化建设为油田的生产经营业务提供安全、稳定、高效、可靠的网络服务目标，把工作重心转移到确保“数字化管理”的网络需要上来，紧紧围绕中国石油规划的计算机局域网改进项目实施，主要从计算机主干网络、网络安全体系、网络数字化管理等方面，提供了强有力的通信信息服务保障。

油田的数字化建设对计算机网络的安全性提出了更高的要求。

一、网络系统架构遵循中国石油局域网建设和运维规范，结合各地油田实际，科学规划，从网络架构、设备配置、系统承载能力、网络带宽等全面构架网络。

网络架构设计。

按照核心层、汇聚层、接入层三层架构的设计原则，在主要油气区设置网络汇聚节点，提高网络覆盖面，满足油气生产需要。

网络拓扑结构采用双星型结构。

自有电路与社会电路资源结合使用，在链路层面提高了油气区网络的可靠性和安全性。

对于主要油气区域的汇聚节点，采用网状组网方式，增加到其他汇聚节点的千兆级电路，提高网络冗余度。

设备配置。

主干节点设备采用冗余配置。

西安网络核心、各网络汇聚节点及重要三级节点的路由器、交换机，采用双设备冗余配置。

用设备与备份设备双机模式工作，在系统或者硬件故障时候应用自动切换，在硬件层面提高主干网络的安全性、可靠性。

网络带宽。

油田的数字化管理全面展开，计算机网络的'带宽需要按照业务需求进行规划。

将网络业务分为生产、办公、住宅三类，逐一预测带宽。

将主干网络承载的主要业务生产数据按照其业务层级.从井站、作业区、厂部到公司，逐级分解，明确了主干网络的带宽需求，初步确定了网络核心与各汇聚节点之间采用双2.5Gbps链路互联，三级节点至网络汇聚节点采用1―2个1000Mbps-ff联，核心网络采用双万兆互联的链路方案。

为确保链路的可靠性，主要节点之间采用双链路互联。