1  引言

油气水井生产物联网系统iPES是一套基于自动化技术、计算机技术、网络技术、系统工程技术以及油气田开发专业技术，以提高油田数字化水平、单井产能、系统效率和降低能耗为目的，集数据采集、数据管理、生产预测、工程分析、远程计量、优化设计、措施计划安排、控制执行等于一体的综合信息平台。该系统能够实时采集单井生产数据，系统化地对单井工况进行诊断，对生产趋势进行预测，主动预防、预警可能出现的生产异常，并能持续不断的对单井生产进行优化，从而显著改善单井的生产管理水平，提高生产效率，降低员工的生产劳动强度，从而实现油田精细化管理的目标。该系统自2011年推出以来，在全国各大油田累计新部署和升级应用已超过10000口油水井，为油田用户实现了相当可观的经济价值。

随着当前中石油、中石化等各大油田企业在油田数字化建设的不断推动和深入，越来越多的油气水井通过现场安装数据自动采集、监控装置及自动化控制设备，实现了生产数据实时采集、生产过程远程监控等目标。据统计，在单井方面，仅中石油一家已经实现数字化自动采集和监控的油气水井就达到约2.36万口，占总井数的比例为10.3%。随着油田数字化、智能化的不断推进，这一数字和比例还将进一步提升，随之而来的油水井自动化维护工作量也将不断加大，对于大港、青海、长庆等这些自动化完成程度较高的油田中，油水井自动化运行维护的需求亦相当迫切。当前各大石油公司在油水井自动化运行和维护方面面临的突出矛盾和问题主要包括：

（1）各油田已建成的自动化系统，运维效率低、成本高，导致系统难以发挥出应有的效果；

（2）专业运维人员匮乏，素质相对较低，且缺乏专业技术培训；

（3）缺乏相应管理系统对整个油田自动化系统的后期运行维护进行高效且系统化的管理，包括任务下达，人员及车辆调配管理、成本控制等；

（4）随着物联网技术的深入发展，自动化运维工作在管理理念、认识理念、体制、流程、组织模式及工作习惯上均会发生较大改变，需要进行深入的探索与发现。

为系统性解决上述问题，北京雅丹石油技术开发有限公司与中国石油大学、大港油田、青海油田等单位密切合作，深入研究开发了油气水井生产物联网iPES运行维护系统（简称iPES运维系统）。该系统的设计不仅针对雅丹iPES运行维护的需求，同时可以兼容其他单井自动化系统运维的需要。

2  系统的目标、组成、特色与流程

2.1  系统目标

油气水井生产物联网iPES运行维护系统的目标用户为油田自动化与信息化管理单位；其管理对象为油田物联设备以及相关的运维队伍与装备（车辆物资等）。该系统可以满足油田用户在提高油水井自动化运维效率，优化运维流程、降低运维成本，促进油田单井自动化系统健康与高效运行等方面的迫切需求。

油气水井生产物联网iPES运行维护系统主要建设目标为：建设一套配合iPES等油田单井自动化系统可实现自动化油水井设备状态监测、报警管理、系统运行状况统计分析、运维计划制定、调度指挥、任务管理的物联网系统。

2.2  系统组成

油气水井生产物联网iPES运行维护系统由指挥调度中心、物资设备库、运维站点、现场库、车载移动平台、智能移动终端组成，其硬件和软件组成如表1所示。

表1  iPES运维系统软、硬件组成表

 iPES运维系统组成结构如图1所示：

图1 运维系统结构简图

2.3  系统特色

（1）通过工况诊断和设备故障报警可快速形成运维任务，减少生产损失；

（2）可方便、快捷的对安装、维修、巡检等运维任务进行管理，并可通过车载平台或智能移动终端进行专家远程会诊与领导远程指挥决策；

（3）实现对物联设备智能管理、使用状况评估及库存管理，可更好地为用户的设备采购提供参考和制定采购计划；

（4）通过调度记录和运维人员管理记录，可定量化掌握运维人员的工作情况，便于工作业绩考核；

（5）方便运维单位进行成本核算，并有助于降低用户的运维成本。

2.4系统工作流程

系统的主要工作流程如图2所示。

图2 运维系统工作流程简图

3  系统功能

iPES运行维护系统包括系统管理、报警管理、任务管理、设备管理、人员管理、成本管理等六大功能子系统，iPES运维系统各部分主要功能如图3所示：

图3  iPES运维系统主要功能

3.1  系统管理

实现整个系统的模块配置、界面设置等功能，是整个系统框架的管理。分别包括系统组织机构管理、岗位用户管理、系统配置和系统日志。

3.2  报警管理

（1）工况诊断报警

 经过iPES系统诊断分析后，形成需要运维系统解决或确认的问题，转交给运维调度安排相应的任务。

（2）物联设备故障报警

由运维调度通过对各种类型报警进行分析与确认，形成运维任务。

3.3  任务管理

任务管理是iPES运维系统的核心功能。

（1）安装任务管理

实现物联设备安装工单的查询接收及下载、安装的指导步骤、无线物联设备绑定、设备检测、设备安装工况追踪情况和任务完成确认情况等。

（2）维修任务管理

实现维护保养工单的查询及下载、维护保养工单内容、维护保养准备内容、智能移动终端、维护保养信息反馈和维护保养工作完成确定等。

（3）巡检任务管理

实现巡检任务工单的查询及下载、巡检工单的内容、巡检准备内容、无线物联（智能移动终端）、巡检工作单、巡检信息反馈和巡检完成确定等。

（4）任务工单管理

任务工单管理主要包括：工单模板管理、工单综合查询、工单统计分析、工单统计分析。

（5）远程决策指挥管理

对于各类任务执行过程中的疑难问题或突发状况，可通过车载平台或智能移动终端上的远程视频会议模块，将现场状况实时传回调度中心，进行专家远程会诊与领导远程指挥决策。

3.4  设备管理

（1）物联设备智能维护管理

由系统根据设备运行时间与条件，根据设备生产指标与专家经验，通过系统智能生成一定时间内的巡检与维修任务工单，作为常规任务的一部分。

（2）物联设备使用状况评估

对各种物联设备的实际使用状况（故障率、维修时间）进行统计分析，分别按照设备类型与生产厂家进行排名，为设备采购提供参考。

（3）智能移动终端管理：终端软件配置、升级；使用状况评估。

（4）车载移动平台管理：车载平台软件配置、升级；硬件使用状况评估。车辆位置信息、油量信息管理等。

（5）设备库存管理

1）现场库存管理：根据系统在用情况，定期填报常规物料需求单。

2）公司库存管理：现场实际设备与物联消耗状况，定期编制采购计划。

3.5  人员管理

主要包括：调度管理记录、运维工程师管理记录；

（1）调度记录：单位时间内任务量统计，任务完成率统计、工作时间统计；

（2）运维工程师管理记录：单位时间内任务量统计，任务完成率统计、维修任务工作时间统计（由智能终端记录）、返修率统计、安全施工记录、工作效率计算与排名。

3.6  成本管理

由系统对一段时间（周、月、季、年）内运维单位的成本进行详细的核算，主要包括运维设备采购费用、人员成本、车辆运行与维护成本。各运维单位可按单井运维成本进行考核评比。

4  系统应用

该系统目前已在青海油田已安装iPES系统的单位完成了初步部署，经过半年多的应用，取得了以下成果：

（1）通过报警管理和任务管理功能的应用，部署该系统单位的自动化单井上线率由83%左右提高到了95%以上。

（2）通过设备管理功能的应用，有效提高了设备安装质量和设备维护操作的标准化，使得单井维护工作量减少15%以上，iPES运维成本下降了10%。

（3）通过系统的模拟运行和运行数据的智能管理，使得IPES系统维护人员在完成同样技能培训的前提下，培训周期由6个月下降到3个月。

（4）该系统的部署还实现了运维工作的量化考核，有效提高了运维人员的工作积极性。

5  结束语

目前物联网技术的发展一日千里，作为一套为物联网服务的系统，必须定期根据技术发展与用户新的需求进行有针对性的更新。更新的主要包括移动客户端的开发、RFID深度应用、人工智能技术应用、云平台建设等。

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