實時油氣數(shù)據(jù)在云端
發(fā)布時間：2015-03-24 作者：John Parsons
在石油和天然氣的開采過程中，需要注意的最基本和最重要的兩件事包括：
■ 維持油井的完整性；
■ 確保鉆井平臺及周邊工作人員的安全。
基于以上兩點的考慮，PML Exploration Service公司開始采取基于云端服務(wù)的HMI及SCADA軟件系統(tǒng)，使其可以將現(xiàn)場油井的實時信息與總部的管理人員以及客戶進(jìn)行分享。
1964年12月PML成立于美國俄克拉荷馬州首府。在2006年11月，被一家私人投資集團收購，重新制定了戰(zhàn)略目標(biāo)，并重命名為PML Exploration Service公司。從收購以來，PML開始橫跨美國拓展業(yè)務(wù)，并且研發(fā)了自己的天然氣分析及鉆井?dāng)?shù)據(jù)管理解決方案。這些解決方案通過云端給客戶帶來了安全的基于Web的實時信息。
同時，基于云的解決方案也可以消除從現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息收集到匯報給客戶之間的時間延遲（以前最長會有12小時的延遲），縮短數(shù)據(jù)收集、分析及給客戶報告緊急問題之間的時間。其中，最重要就是要確保油井的安全，使遠(yuǎn)程管理人員及時做出決策，確保通過優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)獲得最大的投資回報率。
提高安全性和生產(chǎn)率
原油礦床及天然氣的關(guān)鍵信息和巖石結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)會和安全信息分開編制成報告，通過PML基于Web的網(wǎng)絡(luò)平臺傳送給客戶。將對氣體成分和數(shù)量的連續(xù)監(jiān)測與鉆井信息結(jié)合在一起是確保安全的關(guān)鍵。
為了加強安全和提升生產(chǎn)率，PML公司還從鉆井液里中提取巖屑及氣體進(jìn)行分析，以獲取更多鉆井過程的信息。
PML公司還提供現(xiàn)場表面氣體分析系統(tǒng)，以便于對儲層氣體進(jìn)行早期檢測，評估其對于現(xiàn)場人員安全的潛在危險性。本地的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以與其他系統(tǒng)交互（就像隨鉆測量一樣），作為一個中央數(shù)據(jù)決策，收集所有重要的井場信息。
當(dāng)該公司剛剛開始提供氣體和地質(zhì)信息及鉆機現(xiàn)場分析時，還沒有一個系統(tǒng)可以把當(dāng)前信息傳輸?shù)骄畧龉芾砣藛T或遠(yuǎn)程鉆井監(jiān)控人員面前。為了讓管理人員了解到最新的氣體和地質(zhì)信息，報告被一天提交兩次。PML公司的分析人員和客戶之間的信息延遲有時會長達(dá)12個小時。
圖1 圖中所示為鉆井平臺工作現(xiàn)場。維護安全的工作環(huán)境以及優(yōu)化鉆井操作，都離不開本地和遠(yuǎn)程實時數(shù)據(jù)的接入。圖片來源：PML 公司
這種在接到報告和調(diào)整鉆井系統(tǒng)到合適的參數(shù)之間的時間延遲可能會導(dǎo)致一些問題。現(xiàn)場的實際情況可能會改變，可能會將鉆井的結(jié)構(gòu)完整性置于危險之中，也會錯過優(yōu)化鉆井過程的最佳時機。所以，PML的客戶需要一個可以提供實時現(xiàn)場信息的系統(tǒng)。
圖2 PML公司可以通過移動單元（卡車或拖車等）獲取、分析并發(fā)送數(shù)據(jù)到云端。
采用實時策略
在決定采用基于云的解決方案之前，PML公司研究了很多人機界面廠商的產(chǎn)品和方案。最終，它選擇了一個軟件平臺，可以將基于PC的HMI和SCADA軟件配置為基于Web的應(yīng)用程序，從而滿足對于特定數(shù)據(jù)的收集、分析及傳輸需求。
為了將來適應(yīng)國際市場，此平臺還能夠?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多種語言。它可以使用許多不同的字符集，包括拉丁文、斯拉夫文、希臘文、中文及日文等。此外，還支持一鍵翻譯，從而方便的把應(yīng)用程序翻譯成另一種語言。
該平臺還提供240種以上驅(qū)動，可以用來與各種主要品牌的PLC進(jìn)行通訊，也同時提供OPC支持。因此不管是什么制造商生產(chǎn)的，都可以通過簡單的配置應(yīng)用從而與新的設(shè)備進(jìn)行通訊。對于鉆井現(xiàn)場中不同廠家的控制和測量系統(tǒng)來說，這個功能是非常重要的。所有的不同的設(shè)備都必須與HMI接口，HMI在這里扮演著中央數(shù)據(jù)庫的重要角色。
此外，該平臺對云端的支持也是另外一個優(yōu)勢，因為這樣可以幫助PLM公司不再對更多的IT基礎(chǔ)設(shè)施（如額外數(shù)據(jù)存儲能力或者備用服務(wù)器）進(jìn)行投資。這些設(shè)備都由云服務(wù)商提供和管理。基于云的解決方案同時也意味著所有補丁和升級都會在網(wǎng)絡(luò)上完成，而不會影響PML和用戶的正常使用。
遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)接入
PML用這個軟件創(chuàng)建了一個叫Edge的平臺。此方案目前被用在大約60個活躍的鉆井，幫助用戶實現(xiàn)對于現(xiàn)場采集和分析數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程訪問。
雖然可能遠(yuǎn)程用戶距離井場千里之外，但是被PML的員工實時監(jiān)控的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過衛(wèi)星傳輸，可以直接發(fā)送到PML辦公室及客戶的辦公桌上。這些遠(yuǎn)程用戶可通過瘦客戶端訪問系統(tǒng)，通過云端獲取實時數(shù)據(jù)和報表，來監(jiān)控井場的運轉(zhuǎn)。
移動單元（包括便攜式拖車），除了可以進(jìn)行鉆井孔的地質(zhì)樣品分析以外，還可以幫助現(xiàn)場觀測員工獲得連續(xù)的氣體分析和鉆井信息。HMI軟件可以安裝在一臺作為本地服務(wù)器的筆記本電腦上。
PML便攜式氣體分析儀、控制器及數(shù)據(jù)采集方案集成在一個PLC，并通過基于PC的HMI軟件通過Modbus進(jìn)行通訊。其他控制器及測量設(shè)備系統(tǒng)也可以接入HMI。在鉆探設(shè)備旁，PML員工可以用軟件里的圖標(biāo)及函數(shù)功能追蹤氣體成分、鉆井信息及地質(zhì)條件的信息變化趨勢。
來自SCADA軟件的數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星發(fā)送到云端，并可以通過智能手機、平板電腦等智能設(shè)備以及嵌入HMI/SCADA開發(fā)平臺的移動設(shè)備所讀取。這些功能都很容易配置，不需要編寫代碼就可以實現(xiàn)基于云的數(shù)據(jù)傳輸方案。
云端的優(yōu)勢
通過HMI軟件，PML公司可以使用“軟件即服務(wù)(SaaS)”云模式為其客戶提供可以實時遠(yuǎn)程訪問的有用信息。PML的客戶只需為本地和遠(yuǎn)程油井?dāng)?shù)據(jù)服務(wù)支付每天的租金即可。因為是基于云的，客戶不需要在其遠(yuǎn)程設(shè)備上安裝任何軟件，或?qū)A(chǔ)計算機設(shè)施進(jìn)行任何投資。
PML公司可以將包括鉆井機特性的信息，如伽瑪射線、釋放氣體組成、巖性和速度等，通過云實時發(fā)送給用戶，從而提升PML解決方案的價值。
鉆機操作員和現(xiàn)場經(jīng)理即使在遠(yuǎn)離現(xiàn)場的位置也可以訪問數(shù)據(jù)。在HMI/SCADA開發(fā)平臺上穩(wěn)固和靈活的安全系統(tǒng)體現(xiàn)在：允許PML公司從云端收集多個不同鉆井的數(shù)據(jù)，但同時仍然保持其嚴(yán)格的安全性，會對每個用戶從遠(yuǎn)程設(shè)備訪問云的權(quán)限進(jìn)行設(shè)置。
圖3 通過對本地和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的實時查看，工程師和技術(shù)人員提高了工作效率。可自動縮放的HMI界面，不僅方便查看數(shù)據(jù)，更能適應(yīng)多種設(shè)備的屏幕尺寸，如電腦、平板或智能手機。
采用基于云的解決方案具有如下優(yōu)勢：
■ 提高鉆井作業(yè)的生產(chǎn)效率；
■ 提升井場安全；
■ 鉆井聯(lián)機和脫機的可伸縮性；
■ 任何地點的實時數(shù)據(jù)及分析；
■ 通過智能設(shè)備輕松接入系統(tǒng)；
■ 無需冗余備份服務(wù)器；
■ 通過短信及電子郵件的報警提示。
通過提供在云端的實時氣體分析、詳細(xì)的地質(zhì)資料和其他信息，PML公司幫助鉆井運營商優(yōu)化操作，并保護他們的投資及現(xiàn)場安全。通過實時數(shù)據(jù)，可以有效的進(jìn)行速度、方向、鉆機負(fù)載的調(diào)整，使整個鉆井過程更加可靠、安全及高效,從而最終節(jié)約成本。
通過客戶的反饋，Edge解決方案會越來越具有優(yōu)勢，PML公司計劃進(jìn)一步研發(fā)，使之可以提供巖石層的實時地質(zhì)導(dǎo)向信息，從而保證客戶的井筒位置準(zhǔn)確，確保鉆井安全，并幫助客戶取得最大的投資收益。
云技術(shù)將繼續(xù)隨著成本的下降及無線通訊速度的提升而不斷發(fā)展和完善。智能手機和平板電腦等智能設(shè)備也會變得更好，進(jìn)一步提高遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)查看及分析能力，使更多的用戶改善操作，降低成本，并提高安全性。