CN111506035A - 基于物联网大数据的油田单拉罐井生产运行调度优化系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于物联网大数据的油田单拉罐井生产运行调度优化系统，包括：用于采集单拉罐的生产参数的生产传感模块，用于采集拉油车的工作参数的车载监控监测模块，和设置于油田指挥站场的调度终端；调度终端分别与生产传感模块和车载监控监测模块通信连接，而使得调度终端能够基于生产参数和/或工作参数输出用于拉油车将地理位置彼此各异的单拉罐内的原油拉油至卸油点的拉油方案；调度终端独立于油田指挥站场的内网而分别能够与生产传感模块和车载监控监测模块建立数据连接，以使得生产传感模块和车载监控监测模块能够在不获取内网数据的情况下能够通信连接。

Description

基于物联网大数据的油田单拉罐井生产运行调度优化系统和 方法

技术领域

本发明涉及智慧油田工程技术领域，尤其涉及基于物联网大数据的油田单拉罐井生产运行调度优化系统和方法。

背景技术

我国油气资源对外依赖度可达大致为78％，是典型的石油进口国。我国自身的产油能力部分与石油输出国组织的定价、产油能力有密切关联。为此，我国(或我国石油生产单位)必须建立完善的产油生产系统，以削弱石油输出国对我国能源安全的影响。油田的生产能力主要是取决于采油量(如日产量、月产量、年产量)等。除此之外，采油量还要取决于外部市场价格、油井产油能力、政策环境(比如，随着我国新能源事业的发展，石油资源的使用率可能会下降)。采油是指将油井中的原油经过一定的方法从地下抽出。油田现场的油井按采出原油向外拉油的方式可分为两种：油井采出的油直接通过建立集输管道汇入集输中心向外拉油。另一种是单拉罐井，边远地区的抽油机井由于地理位置处在各个采油作业区边远位置且分布稀疏，建设输油管道性价比极低，故采用抽油机井旁大罐储油定时或定量拉油车拉油方式进行存储和拉油。我国陆上有一部分油田区块为低渗低压井，不适宜管线集输，建有大量成片的单拉罐井组。随着油藏开发技术的不断进步，低渗透油藏的动用比例在逐渐增加。但我国低渗透油田平均采收率只有21.4％，比中高渗透油田的34％低12.6个百分点。目前有五十多个低渗油田(区块)年开采速度小于0.5％，这些低速低效油田(区块)的地质储量约3.2×108t，其平均采油速度仅0.27％。综上所述，单拉罐在油田现场，尤其是低渗透油田大量存在，应用很广。

由于单拉罐具有一定的容量，因此为了保证油井的连续产油，需要对单拉罐的液位进行监控，以防止采出的原油无法存储，而出安全事故和生产事故。单拉罐的储液量主要由两部分决定，一部分是抽油机的采油能力，而另一份是拉油车的运油能力。当前抽油机井旁大罐的液位测量均采用人工定时测量方式，需要定期派专人专车进行液位测量，而拉油车拉油同样采用人工跟车押运方式。当前这种测量和拉油方式极大的消耗了人力物力，并且无法实时掌握油罐液位、温度和含水，存在满罐关井风险，因而迫切需要找到一种经济安全的方法来解决此问题。

例如，公开号为CN106327016B的中国专利公开的一种基于物联网的采油厂作业生产特车智能优化调度系统。该系统包括辅助决策模块、收集通讯模块和智能手持终端。辅助决策模块包括静态、动态特车优化调度子系统；静态特车优化调度子系统分别采用人工经验和基于智能静态优化算法的调度方法生成静态派车方案并自动对比不同静态派车方案的各项指标参数，获得最优静态派车方案；动态特车优化调度子系统分别采用人工经验和智能动态优化算法的调度方法生成动态派车方案并自动对比不同派车方案的各项指标参数，获得最优动态派车方案；手机通讯模块接收智能手持终端上报的拉油车及任务状态更新信息及向智能手持终端发送最优静态派车方案和最优动态派车方案。但是，以上系统在决策时需要进行多步骤决策：包括静态特车优化调度、动态特车优化调度、调度结果显示、指标对比结果、方案选择等。这种方式需要多终端的配合使用，方案运算步骤多，决策终端运算量大等特点，而且由于涉及动态特车方案，因此该系统需要在通讯时通畅的井场使用。

发明内容

针对现有技术之种种不足：传统的非集输输油拉油流程为：单井采集的原油通过短距离管道汇聚至单拉罐内暂时存储，然后由人工指派拉油车到单拉罐取油，拉油车将获取的原油运输至卸油点。然而，低渗透油田低产、低渗、低丰度，既有整装的大、中型油田，也有分散的小油田，且单块储量规模小、分布零散、区域跨度大，在这些边际区域建立集输流程投资高、成本大，需要进一步简化地面生产系统才有效益，因此这类非集输油井通常采用单井罐集油、定期拉运的方式来进行生产。油井生产制度的决策部门和拉油车的作业调度部门各自为政，独立运行，不仅造成原油拉运成本高，而且可能导致井筒出砂、结蜡、产量损失大甚至满罐停产等问题，使得油井生产潜力无法完全释放。因此，如何协调油井生产与拉运过程，优化拉运模式和工作参数，形成合理的生产调度方案，对于提高油井产量，降低单位原油拉运成本，提高企业效益至关重要。

本发明提供了基于物联网大数据的油田单拉罐井生产运行调度优化系统和方法。

为此，该系统包括：用于采集单拉罐的生产参数的生产传感模块、用于采集拉油车的工作参数的车载监控监测模块和设置于油田指挥站场的调度终端。所述调度终端分别与所述生产传感模块和所述车载监控监测模块通信连接，而使得所述调度终端能够基于所述生产参数和/或所述工作参数输出用于所述拉油车将地理位置彼此各异的所述单拉罐内的原油拉油至卸油点的拉油方案。所述调度终端独立于所述油田指挥站场的内网而分别能够与所述生产传感模块和车载监控监测模块建立数据连接，以使得所述生产传感模块和所述车载监控监测模块能够在不获取所述内网数据的情况下能够通信连接。由于该调度优化系统需要与油田指挥中心进行数据交换才能实现车辆调度优化和油井生产作业优化，但是由于拉油车处于在荒郊野外的移动设备而且可能无法与油田指挥中心实时通信，拉油车可能被盗或者被挟持，从而易造成油田指挥中心内部数据通过拉油车而被泄漏，为此本发明中在保证能够实现调度优化的同时也能够保证油田指挥中心内部数据的信息安全。

根据一种优选的实施方式，所述卸油模块与所述生产传感模块通信连接，而使得由所述生产传感模块采集的所述生产参数能够经由所述车载监控监测模块以点型数据的方式间接上传至所述调度终端。

根据一种优选的实施方式，所述生产传感模块以组型数据的方式直接将所述生产参数间断上传至所述调度终端。

根据一种优选的实施方式，所述调度终端能够基于所述拉油车的位置参数协调其对应的部分抽油机的抽油参数以调节所述单拉罐的产能产数，用于防止所述单拉罐内的原油装满。

根据一种优选的实施方式，所述调度终端能够以电子标签的形式将所述拉油方案分别按照一一对应的方式发送至所述车载监控监测模块和所述单拉罐上的卸油模块，以使得所述卸油模块能够基于所述电子标签与所述车载监控监测模块相互认证的情况下向拉油车输送对应于所述拉油方案的油量的原油。

根据一种优选的实施方式，所述生产传感模块配置有至少两个向所述调度终端发送所述生产参数的频率，其中，第一频率为所述调度终端将所述拉油方案发送至拉油车前，第二频率为所述调度终端将所述拉油方案发送至拉油车后，其中，所述第一频率小于所述第二频率。

根据一种优选的实施方式，在所述调度终端授权的情况下，同一拉油车上的车载监控监测模块能够与其对应的部分单拉罐上的生产传感模块通信连接。

根据一种优选的实施方式，所述拉油车上的液位传感器经由所述车载监控监测模块与所述调度终端通信连接，以使得所述调度终端能够基于所述液位传感器修正所述单拉罐的历史产能曲线。

根据一种优选的实施方式，所述调度优化系统包括预警模块，所述预警模块配置为：在所述生产参数的波动值超过预设波动阈值的情况下，能够向所述调度终端和/或所述车载监控监测模块发出预警信号。

根据一种优选的实施方式，所述调度终端按照如下方式配置拉运序列：按照间断获取的若干个单拉罐的生产参数拟合出每一单拉罐的实际产能曲线，并基于实际产能曲线与各自的历史产能曲线对比，以获取每一单拉罐的安全卸油时间；基于所述安全卸油时间生成所述单拉罐的拉运序列。

根据一种优选的实施方式，本发明还公开了一种非集输油井群拉运监控方法，用于上述调度优化系统。

附图说明

图1是本发明提供的一种调度优化系统的模块示意图；和

图2是本发明提供的一种调度优化系统的拉油示意图。

附图标记列表

100：生产传感模块 300：车载监控监测模块

200：调度终端 400：卸油模块

500：油田服务器

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

实施例1

本实施例公开基于物联网大数据的油田单拉罐井生产运行调度优化系统。其包括调度终端200、生产传感模块100和车载监控监测模块300。

调度终端200独立于油田指挥站场的内网而分别能够与生产传感模块100和车载监控监测模块300建立数据连接。生产传感模块100和车载监控监测模块300需要使用外部网络提供调度中心和各信息收集器之间的联系，调度终端200需要接入外部网络。调度终端200内的无线数据传输以及调度终端200的统计数据向油田内部网络进行数据传输都涉及信息安全问题。生产传感模块100和车载监控监测模块300采用sim卡提供无线流量将数据传输给调度终端200使用sim卡的信息接收器，并将生产传感模块100和车载监控监测模块300的信息输出到调度终端200，调度终端200通过sim卡的无线网卡连接外网，将相关信息存储在云服务器上，供各生产传感模块100和车载监控监测模块300访问修改。将调度终端200独立于油田的内网以外，即独立于油田服务器500。也即：调度终端200需要在一定安全授权条件下才能访问油田服务器500。

优选地，该系统包括预警模块配置为：在生产参数的波动值超过预设波动阈值的情况下，能够向调度终端200和/或车载监控监测模块300发出预警信号。车能参数波动值主要有以下两种情况：第一，盗油；第二，产量异动。盗油会发生在装油以外的任意时间，液位会会发生较大的波动，而此时，调度终端200能够发出预警信号，预警信号可以是提示声音等方式发出。产量异动是指抽油机发生故障时导致的产量异动或者由于油层渗透压变化导致产量异动，此时，调度终端200能够发出预警信号，预警信号可以是提示声音等方式发出。这两种情况，均可以向车载监控监测模块300发出预警信号，以提示司机采取避让，防止生命受到威胁。

单拉罐井场实时监测：

温度、液位、含水率数据采集：每个单拉罐安装一个YDPT150W多参数一体化变送器，实时采集储油罐内液位、温度以及含水率，并将采集到的数据通过无线网络传输给系统。系统可以根据液位变化计算罐车每次从每个单拉罐运走的油量。

实时视频监控：在单拉罐井场安装红外摄像头，采用双机对射模式，实时监控现场拉油车拉油画面。监控视频通过无线网络传输给系统。

智能周界防范：根据监控视频，采用光线振动传感原理检测井场围栏状态，监测是否有非工作人员进入井场，实现联动报警。

拉油车实时监测：

在拉油车上安装GPS定位系统，液位计，采集拉油车运行状态。系统可以实时显示拉油车的速度，位置，方向，司机等信息，并在电子地图上清晰显示拉油车的位置等信息。地图可以选择同时显示所有拉油车的信息，也可以选择显示指定拉油车的信息。地图可以按比例缩放。

如果拉油车在某地停留超过规定时间，系统自动发出警报信息，详细信息应显示为“停留超时”等类似的语句。如果拉油车偏离了系统指定的行驶路线一定的距离或一定的时间，系统自动发出警报信息，详细信息应显示为“偏离规定行驶路线”等类似的语句。

系统可以根据罐车液位变化，记录每次罐车从每个单拉罐运走的油量。

卸油点实时监测：

在卸油点储油罐安装传感器，实时监测储油罐的温度、液位、含水率，并进一步统计出每辆拉油车向储油罐中卸载的油量。

本发明中，主要术语解释：

非集输油井群原油拉运作业调度是指：原油从油井罐开始到卸油点结束的装油、输送、卸油等一系列流程。而调度方案至少包括：对单井油罐油量、管线、装油量、拉油车和行驶路线等进行规划。

生产参数是指能够反应单拉罐原油量的参数，比如包括储罐内的原油液面高度、储罐内的压力、原油进油流量等中的至少一个。

拉油方案包括单拉罐的顺序、每一单拉罐需要拉油的油量、行进路线等、拉油车的载油容量、拉油车的运行速度等。即：将地理位置彼此各异的单拉罐T_i内的原油拉油至卸油点S_k。

工作参数：拉油车的地理位置、行驶路径、行驶时间等。

实施例2

本实施例公开基于物联网大数据的油田单拉罐井生产运行调度优化系统。该包括生产传感模块100、调度终端200和车载监控监测模块300。如图2所述，生产传感模块100与调度终端200通信连接。车载监控监测模块300与调度终端200通信连接。本发明中的模块是指：能够执行其相关步骤的硬件、软件或者结合的数据处理器。

调度终端200根据智能调度模型基于生产参数、拉油车的拉油车数、载油量、路况、天气因素等生成一个拉油方案。该拉油方案以任务的形式派发至拉油车的车载监控监测模块300。司机在确认拉油方案后按照拉油方案执行拉油。调度终端200能够获取不同地理位置的所述单拉罐Ti的生产参数，形成物联组网。并且，在拉油车执行拉油方案的过程中，其也可以获取车载监控监测模块300的行驶参数。

智能调度模型的建立步骤至少包括：

1.建立多维数据融合模型。首先针对拉运调度数据和油井生产数据，定义重要度变量，与离散化后的油田基础数据共同构成多粒度决策系统。然后针对产量、含水、液位、拉运路线、拉油车运行时间等多时间粒度数据构建滑动窗口机制，采用多尺度采样方式与多粒度决策系统实现有效的数据融合，构建油井群生产、拉运及事件融合数据模型。

2.实现油井预测预警。从粒计算的数据模型中提取相关数据，首先基于改进主成分分析方法对数据进行降维，然后运用相关分析方法实现多变量相关性分析。接下来基于长短期神经网络建立预测模型，实现对产量预测，进而建立单井罐液位的预警模型，实现对拉运需求的实时评价及预警。

3.大规模非集输油井群原油拉运调度优化。首先针对拉运调度过程中影响拉运方案决策的各项因素进行相关性分析，然后利用数学规划方法搭建大规模拉运调度模型，确定模型的时间表达和相关决策变量，以单位拉运成本最小为目标函数，求解出最佳的拉运路线、装油量、拉油车安排等拉运方案。

4.大规模非集输油井群生产与拉运调度优化。首先分析原油拉运需求与油井生产系统输出动态关联特性，确立原油拉运系统适应油井群生产系统动态产出量的主动调控模型，应用数学规划方法与数据解析建立耦合模型，最后利用基于蚁群的蜂群算法进行多目标调度优化。

5.基于代价敏感的实时评价。通过室内沙盘模拟和现场实际数据集，建立代价函数。代价函数主要研究油井群产油量、拉油车台套、人工以及运费等直接经济成本的因素；结合评价指标，实时评价油井群生产状态、液位预测与调度方案推荐效果，并反馈至相应系统输入端，构成闭环的自适应控制系统。

调度终端100包括操作系统、CPU内存条、CPU、显示屏等。

调度终端生产传感模块100用于监测单拉罐T_i(i取自然数的生产参数)。i的个数取决于油田指挥站场覆盖的低渗透油井的个数。如图1所示，单拉罐T_i是分散在不同的地理位置上的。低渗透油田指挥站场覆盖的各个抽油机之间的距离相距甚远，少则几十公里，多则上百公里。一般情况下，油田指挥站场O建立在多个抽油机的几何中心附近或者根据地理因素建立。而卸油点S_k一般建立于交通便利的位置。因此，油田指挥站场O和卸油点S_k在地理位置上也会是不同的。边远井储油罐生产传感模块包括智能锁、YDPT150W多参数一体化变送器和YD210L控制箱。智能锁实现对油罐出油孔阀门状态监测；YDPT150W多参数一体化变送器实时测量储油罐液位、温度、压力、含水数据；通过YD210L实时采集、存储、远传数据。在装油过程中，由车载监控监测模块可以获取YD210L的数据，如通过现场无远传通信网络。车载监控监测模块通过WiFi下载数据后，在有通信网络时，可上线回传数据，反馈至调度终端200。边远井储油罐生产传感模块100通过软硬件一体化实时监测罐内温度、压力、液位，出油口阀门状态等，实现温度和液位超限报警、产液量自动计算、油水分析计算、罐车拉油量计算、可与储油罐加热系统联锁控制，实现提前远程预加热和恒温/节能双模式控制加热。

车载监控监测模块300：拉油车监控该系统主要由智能锁控、阀门锁、人孔锁、视频、液位等组成。拉油车监控以射频识别铅封、北斗/GPS卫星定位、2G/3G/4G全网通数据通信和3G视频监控等技术为基础，实现拉油车轨迹跟踪、实时定位、路线规划、远程铅封、实时监控与报警等功能。可显著提升拉油车监控管理水平、工作效率、安全。对拉油车的装油口及卸油口阀门进行技术升级改造，实现电子铅封管理功能，在油品装载、拉油、卸油的整个操作过程，所有实时状态信息都会被单拉罐智能调度优化系统实时监控和记录，实现全过程可视化追溯。对拉油车的装油口及卸油口，采用高机械强的电子铅封锁设备，系统施封后，在拉油途中阀门无法打开，拉油车只有抵运目的地后，通过授权账号进行指令后才能实现解封。遇到暴力破坏阀门时，平台能实时报警，有效杜绝油品偷盗事件发生，符合油品拉油安全监管要求。拉油车监控主要监控内容有行驶轨迹、中途停车点、行车时间、里程、施解封记录，以及各罐口的开关状态，从拉油点到卸油点的路途时间，罐车的罐盖和卸油阀门保持锁封，具有拉油车路途“一把锁死”的作用。单拉罐车载监控监测模块300对罐车可以进行实时动态监控和记录，实现对罐车的位置、轨迹、锁封状态、违规报警等无线监控，实现单拉罐智能调度优化系统统一授权、IC卡和手持终端共同管理，智能施封/解封、防盗。整个拉油过程可以与电子铅封联动，自动智能风险分析，实现全过程可视化追踪。

实施例3

本实施例可以是对实施例1或2的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

优选地，车载监控监测模块300与设置于井区的卸油模块400通过近场通信模块连接。例如，车载监控监测模块300和卸油模块400可以通过蓝牙连接、Wifi连接等。卸油模块400优选为智能锁。其一，车载监控监测模块与所述卸油模块能够相互验证，确保彼此的卸油工作是符合运输方案的。其二，生产参数能够在拉油车进入通信区时由车载监控监测模块滞后发送至调度终端，从而增加了生产参数发送至调度终端的次数，以能够减小生产参数的偏差。其三，拉油车的工作参数能够在井区处于短暂的通信畅通的情况下经由卸油模块传输至调度终端，从而调度终端能够获取拉油车在何时出现在该井区，便于追溯或预测拉油车的行进路线。因此，通过以上方式，即使井区处于“失联”状态以及拉油车可能出现“失联”状态，所述车载监控监测模块与所述卸油模块相互采集数据，进而能够使得调度终端能够根据相互采集的数据进行互相验证，使得井区和拉油车处于“失联”而不“失控”的运行状态，实现失联但可控生产。

由于，单拉罐均位于偏远地区，生产传感模块100如果实时向调度终端实时传输数据，势必会导致通信成本的增加，因此，生产传感模块100间断式将生产参数传输至调度终端。优选地，生产传感模块100以组型数据的方式直接将生产参数间断上传至调度终端200。组型数据能够反应单拉罐在一段时间内的生产参数的变化趋势，能够用于预测单拉罐的产量和用于确定安全卸油时间；但是由于组型数据是一段时间内的单拉罐的生产参数的变化，因此在这一段时间内单拉罐的设计产能是怎样变化的，是无法获取的，从而会导致生产参数曲线会在一个较长时间内产生累积误差。为此，优选地，卸油模块400与生产传感模块100通信连接。卸油模块400与生产传感模块100可以通过蓝牙、NB-lot、EnOcean等通信协议连接。生产传感模块100能够将其采集的生产参数实时传输至卸油模块400。卸油模块能够将生产参数进行缓存。在卸油模块400与车载监控监测模块300通信连接的情况下，卸油模块400能够将该生产参数以点型数据的方式传输至由车载监控监测模块300。车载监控监测模块300可以在与调度终端200建立通信的情况下，将该点型数据保存的生产参数传输至调度终端100。由于点型数据能够反应若干时刻对应的生产参数，尤其是用于计算组型数据这一段时间内的各个时刻对应的生产参数，这样由于采集的样本数增加了，调度终端200能够结合该点型数据修正该口单拉罐的产能历史曲线或者重新拟合产能历史曲线，降低累计误差。

点型数据(t：H)：一个时间点对应一个生产参数的关系。例如，在时刻t：2020年1月1日01时01分01秒，原油液位H为20L，则点型数据为(2020年1月1日01时01分01秒，20L)。

组型数据(t1：△t：△H)：由若干个时间点对应的生产参数计算出来的一段时间内生产参数的变化量的对应关系。例如，在t1时刻：2020年1月1日01时01分01秒，原油液位为20L，在t2时刻：2020年1月1日01时02分01秒，原油液位为20.02L，则变化量为0.02L/min，组型数据表达为(2020年1月1日01时01分01秒：1min：0.02L/min)。

实施例4

本实施例可以是对实施例1至3之一的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

低渗透油田的抽油机均分散且远离油田作业指挥中心，拉油车是三点一线的作业模式，即：拉油车会长途奔波于拉油车场、单拉罐、卸油点之间。并且为了经济最大化和产能效益，拉油车在一次拉油任务过程中会服务于不同的单拉罐。低渗透油田的相比较于常规油田其具有生产数据波动范围大、故障率高等特点。拉油车在执行拉油方案的过程中，油田原油拉油的作业过程中，会遇到诸多如单拉罐原油进油流量变快、拉油车抛锚、天气变化、泥石流等诸多的不确定因素。而且，由于低渗透油田采用非集输的方式对其原油进行拉油，因此一旦其单拉罐满油，抽油机即会停止抽油，抽油机的停工不仅会在复工时导致抽油机的能耗损失，还有可能导致地下油层的渗透压改变，从而使得该抽油井面临报废。因此，在拉油车的执行拉油方案的过程中，如何根据油井生产参数、拉油车的运动参数以及各种不确定因素来动态更新拉油车的作业方案是本领域迫切解决的问题。

优选地，在单拉罐区，生产传感模块100包括YDPT150W多参数一体化变送器和YD210LRTU控制终端测控箱。YDPT150W多参数一体化变送器能够实时采集测量储油罐液位、温度、压力、含水数据。YDPT150W多参数一体化变送器采用顶装方式安装在储罐顶部量油口，通过RS485信号将液位、温度、压力、含水等信号传输到YD210LRTU控制终端测控箱。RTU控制终端测控箱主要完成对储罐温度、压力、液位、含水量、产液量等数据的采集和数据通信传输功能。优选地，生产传感模块100向调度终端200是以间断式的方式发送生产参数。

为此，本实施例提供一种生产系统，特别应用于低渗透油田，包括：不同地理位置的单拉罐上的生产传感模块，用于采集所述单拉罐的至少一个生产参数，并向调度终端间断式发送所述至少一个生产参数，所述调度终端：其按照能够获取所述生产参数的方式将不同地理位置的所述单拉罐物联组网，并根据所述生产参数输出用于拉油车将地理位置彼此各异的单拉罐内的原油拉油至卸油点的拉油方案，以及在拉油车执行所述拉油方案的过程中能够根据所述至少一个生产参数动态更新所述拉油方案并将发送至车载监控监测模块，和车载监控监测模块，其设置于所述拉油车并与所述调度终端通信连接，以用于所述调度终端能够在拉油车执行拉油方案的过程中基于所述拉油车的行驶参数动态更新所述拉油方案并反馈至所述车载监控监测模块。

此外，抽油机分散于不同的地理位置且距离油田指挥站场较远，真实的产量只能够通过间断发送的生产参数而反映。到达油田指挥站场的生产参数是间断的，而抽油机是不断的工作运行，其产量在时间上连续的。如何根据间断的生产参数反映的连续产量来确定拉油方案和/或更新拉油方案是需要进一步解决的问题。

然而，拉油车在执行拉油方案的过程中，油田原油拉油的作业过程中，会遇到诸多如单拉罐原油进油流量变快、拉油车抛锚、天气变化、泥石流等诸多的不确定因素。而且，由于低渗透油田采用非集输的方式对其原油进行拉油，因此一旦其单拉罐满油，抽油机即会停止抽油，抽油机的停工不仅会在复工时导致抽油机的能耗损失，还有可能导致地下油层的渗透压改变，从而使得该抽油井面临报废。

优选地，调度终端200在拉油车C_j执行拉油方案的过程中能够根据至少一个生产参数动态更新拉油方案。例如，原始拉油方案为(T₁→T₂→T₃→T₄，每个单拉罐分别的待卸油量分别为(V₁→V₂→V₃→V₄。例如，在拉油车C_j执行该拉油方案时，T₃单拉罐内的液位增加的速度变快，而此时拉油车C_j正在T₃单拉罐内装油，则调度终端200可以根据T₃单拉罐内的液位量更新拉油方案。比如，更新的拉油方案为：(T₁→T₃→T₄，而T₂单拉罐则派由另一辆拉油车C_j拉油。或者，更新的拉油方案还可以是：(T₁→T₂→T₃→T₄，而每个单拉罐分别的待卸油量分别为(V₁→V₂₀→V₃₀→V₄，V₂₀小于V₂，V₃₀大于V₃₀。动态更新后的拉油方案发送至车载监控监测模块300。

优选地，调度终端200能够在拉油车C_j执行拉油方案的过程中基于拉油车C_j的行驶参数动态更新拉油方案。。行驶参数包括行驶速度、行驶路径、位置参数等能够反应油拉罐车运动的参数。例如，车载监控监测模块300包括了GPS定位系统，调度终端200能够获取其位置参数。比如，例如，原始运输方案为(T₁→T₂→T₃→T₄)，每个单拉罐分别的待卸油量分别为(V₁→V₂→V₃→V₄)。在从油拉罐车在从T₁→T₂的过程中，可能遇到天气因素，导致其到达T₂单拉罐的时间滞后，而在这期间，T₂单拉罐不断地在进油，此时数据服务模块200可以根据位置参数更新T₂油罐的卸油量V₂(比如提高卸油量至120％V₂)；如果油拉罐车的装油量不满足多载该油量，则数据服务模块200可以根据其他线路的油拉罐车协助其运油。

优选地，调度终端200能够基于拉油车C_j的位置参数协调其对应的部分抽油机的抽油参数以调节单拉罐Ti的产能产数，用于防止单拉罐Ti内的原油装满。比如，例如，原始运输方案为(T₁→T₂→T₃→T₄)，每个单拉罐分别的待卸油量分别为(V₁→V₂→V₃→V₄)。在从油拉罐车在从T₁→T₂的过程中，可能遇到天气因素，导致其到达T₂单拉罐的时间滞后，而在这期间，T₂单拉罐不断地在进油，则此时，数据服务模块200可以发出调节指令，调节T₂单拉罐对应的抽油机的运行频率，如降低电机转速等。

优选地，调度终端200能够以电子标签的形式将拉油方案分别按照一一对应的方式发送至车载监控监测模块300和单拉罐T_i上的卸油模块400，以使得卸油模块400能够基于电子标签与车载监控监测模块300相互认证的情况下向拉油车C_j输送对应于拉油方案的油量的原油。目前是通过对放油阀门加装链锁进行防护的，锁链由普通挂锁进行锁闭，当拉油人员进入拉油场后，由采油工陪同来到井场，采油工使用钥匙进行防护锁的开启，并手动打开阀门进行放油操作。为了减轻采油工工作强度、提高拉油安全规范水平，拉油储罐放油阀门需要安装智能电锁，可以对装油人员授权开锁的功能。本系统投入后，拉油司机进入指定拉油井场后，通过电子标签相互验证和/或以密文方式获取该井场智能锁的解锁操作码，由手持终端通过蓝牙方式打开电子锁，从而完成装油操作。

优选地，在调度终端200授权的情况下，同一拉油车C_j上的车载监控监测模块300能够与其对应的部分单拉罐T_i上的生产传感模块100通信连接。优选地，拉油车C_j上的液位传感器经由车载监控监测模块300与调度终端200通信连接，以使得调度终端200能够基于液位传感器修正单拉罐Ti的历史产能曲线。储罐数据通过WiFi方式与手持终端建立通信，当拉油车进入场区后，由手持终端读取储罐液位后，在网络条件满足后一般是当拉油车回到泄油台后再上传到单拉罐智能调度优化系统。

优选地，调度终端200：按照间断获取的若干个单拉罐C_j的生产参数拟合出每一单拉罐C_j的实际产能曲线。并且，基于实际产能曲线与各自的历史产能曲线对比，以获取每一单拉罐C_j的安全卸油时间。并且基于安全卸油时间生成单拉罐C_j的拉运序列。调度终端200存储有每一个单拉罐的历史产能曲线。该历史产能曲线根据一段时间内液位随时间的变化而得。安全卸油时间是指在单拉罐满油之前的一个时间点，该时间点到单拉罐满油的时间的这一段时长(前者时长)大于或等于油拉罐车从油田指挥站场到达该单拉罐的时长(后者时长)。一般情况下，前者时长大于后者时长的5％～20％。根据安全卸油时间对单拉罐的拉运顺序进行排列，根据油拉储罐的存储量决定其每次的卸油量。

优选地，生产传感模块100配置有至少两个向调度终端200发送生产参数的频率。其中，第一频率对应调度终端200将拉油方案发送至拉油车C_j前，第二频率对应调度终端200将拉油方案发送至拉油车C_j后，其中，第一频率小于第二频率。这种设置，主要是在油拉罐车开始执行运输方案时，单拉罐的油量已经超过了安全卸油时间对应的油量，为了防止单拉罐满油而导致停工的发生，第一频率小于第二频率，此时，调度终端200能够获取单拉罐的油量的时刻变多，便于其能够实施动态调整运输方案和/或者协调改变抽油机的工作参数进而改变生产参数。

实施例5

本实施例可以是对实施例1-4之一或者其结合的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。本实施例公开了，在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

拉油车是本方案中的主要监控对象，在整个拉油作业过程中，拉油车采用以下方式进行作业：

(1)拉油车的装车和卸车均由罐车拉油单位和采油生产单位共同监督完成；

(2)拉油车在装油准备期间，由采油单位监督人员对拉油车放油阀进行铅封封锁，避免原油拉油途中盗放；

(3)拉油车在装油结束后，同样由采油单位监督人员对拉油车装油口、观察口进行铅封封锁，防止原油盗放；

(4)拉油点采油单位工作人员开具装车票，详细记录本次拉油时间、安全监控过程、铅封标号等信息；

(5)原油在联合站泄油点，由泄油台工作人员核对拉油车三处封口的完整性，并核对铅封标号，判断是否存在途中破坏现象，进行原油卸车操作。

根据设定的原油拉运流程，拉油车的各个操作流程如下：

(1)拉油车进入联合站泄油台后，由站内工作人员对拉油车进行第1次过磅，获取空车重量，由站内工作人员通过拉油管理平台输入第1次过磅数据；

(2)站内工作人员向拉油车分配智能锁，并对油罐顶部装油口和观察口、以及油罐底部泄油口三处位置加锁，确保原油拉运途中，油罐无法装卸原油；

(3)站内工作人员给拉油车司机分配开锁智能终端及操作记录仪，拉油车离开联合站出发点前往拉油点进行拉油装运；

(4)拉油车进入拉油点后，由司机按照相关安全规定进行拉油车驻停、安全检查、静电释放、装油软管连接。司机完成相关准备工作后通过智能终端开启罐顶装油口、观察口智能锁，以便开展装油准备；

(5)拉油车司机完成装油准备后，通过手持终端读取储罐液位，用户返回泄油点后上报油罐动态信息。对储罐出口截止阀智能锁下发开锁命令，从而能够手动开启储罐出口截止阀，对罐车进行装油操作；

(6)装油完毕，拉油车司机手动关闭储罐出口截止阀，并对截止阀加装智能所，并执行关锁命令；

(7)拉油车司机拆除装油软管，并关闭车罐顶部装油口、观察口封闭装置，并用智能锁进行封锁；

(8)在整个装油途中，拉油车司机均需全程开启行动记录仪，并在关键工序使用智能终端进行拍照留底；

(9)拉油车返回联合站泄油点，由站内工作人员对拉油车安全措施、车体上加装的3块智能锁开闭状态、智能终端上留存的流程操作进行检查。确定拉油过程完整、操作规范；

(10)拉油车完成对第2次过磅称重，并由站内工作人员通过拉油管理平台输入第2次过磅数据；

(11)站内工作人员操作智能终端，进行身份认证。对拉油车泄油口、装车口、观察口的智能锁进行解锁操作；

(12)拉油车进入泄油位，按照相关规定完成拉油车驻停、静电释放、接地装置连接等操作后，开启放油阀门进行油罐泄油操作；

(13)相关操作过程，均需由行动记录仪进行完整记录。并且由智能终端按照操作规范，进行关键节点的留底拍照；

(14)泄油完成，空车返回地磅进行第3次称重，由站内工作人员输入第3次称重信息，后台软件通过比对第1次沉重信息和第2次称重信息，重量差值在合理范围内，结束本次拉油操作，并计算拉油量输出油结；

(15)泄油操作完成，联合站工作人员回收智能终端、3套锁具、行动记录仪，并且通过智能终端一键操作方式上报本次拉油全程操作记录，数据入库存储。行动记录仪通过数据线或者无线方式，将本次拉油视频传输到系统平台。

(16)拉油车涉及的主要工作内容包括对罐顶2处开启口、罐底1处泄油阀门，进行电磁锁安装改造，通过安装电磁锁，实现对原铅封锁扣的替换，提高拉油车管理水平。

实施例6

本实施例可以是对实施例1-5之一或者其结合的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。本实施例公开了，在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

拉油车自动申请：车载监控监测模块300能够与生产传感模块100建立通信连接，而使得车载监控监测模块300监测油罐液位，当液位快要到达阈值时，自动向调度终端200发出拉油车调度申请，让调度终端200安排拉油车及时将油运走。基础数据中的拉油车信息由调度中心统一录入，申请端只需要负责及时发出申请。调度中心也可以根据实际情况手动安排。

拉油车安排：系统根据最新的用车申请，按照拉油车的位置、状态及能力等信息自动排出可调度拉油车列表，并按照优先级由高到低排列。系统自动向优先级最高的拉油车发出调度要求，在调度中心大屏和手机端APP中推送，向拉油车终端推送工作安排。

实时调整：调度中心通过可视化程序监测单拉罐状态，拉油车位置、工作状态，监督拉油车是否按用车安排正确执行。调度中心可以根据实际情况随时重新调节拉油车分配表，提交后由控制台根据分配表向各拉油车以短消息形式发送调度安排，该调度安排可以显示在各个终端的显示屏上并发出语音提醒，使拉油车司机能够及时掌握当前工作安排，并方便控制台对拉油车的调度控制。

该系统还包括：可视化展示模块。

调度人员通过控制台查看所有的拉油车的实时信息。可视化展示模块和控制台屏幕同步，至少包括信息展示和拉油车在地图位置信息展示两个区域，可以在手机端、电脑端展示拉油车相关信息以及拉油车调度计划信息，地图采用油田现场CAD布置图，系统可以接受定期更新的CAD地图的替换以显示最新的场地布置情况，可在调度室大屏幕上实时显示拉油车位置及其状态信息，调度人员可以直观的了解场地拉油车位置和状态。

地图支持无级缩放，可根据拉油车分布范围自动调整不同的比例大小。显示信息主要包括拉油车的任务安排与执行情况，拉油车行驶速度与方向等参数，拉油车的信息和所在区域的风力等，该信息可通过后台进行增减。

该系统还包括：数据统计模块

历史轨迹回放功能：通过拉油车行程回放来了解拉油车历史的行驶情况，拉油车行程回放时用户必须先选择指定回放的拉油车，并选择回放的时间范围，点击查询，即可回放拉油车该时间段内的行驶轨迹。回放过程中用户可以自行调节回放速度。拉油车行程可以分三种模式，一是运动模式、二是点模式、三是全轨迹模式，运动模式回放时地图上只有一个拉油车标志在运动，不留行驶轨迹，点轨迹回放时地图上有一个拉油车图标在运动，同时用小圆点和线显示拉油车行驶的历史轨迹。全轨迹是一次将拉油车指定时间段内的轨迹绘制出来(绘制出来的轨迹有轨迹线、轨迹点)。

记录停车地点功能：当拉油车在某地点停留时间超过一定时间后(该时间可提前设置)，系统会自动记录拉油车停靠地点的经纬度与拉油车停靠起始时间与结束时间，并计算停车总时间，方便用户查询。

根据不同的业务需求进行数据统计如单拉油车工作时间统计、单拉油车待机时间统计、项目整体用车数据统计、项目单专业用车数据统计等。

该系统还包括：综合查询模块

控制台可以根据提前将拉油车的GPS定位器或车载电脑IP地址的编号与拉油车场内编号提前匹配对应，直接在大屏显示界面输入车号以实现对单个拉油车位置的查询功能，在大屏幕上高亮并居中被选中拉油车，显示拉油车状态信息。也可以根据拉油车类别查找符合要求的所有拉油车并高亮显示，还可增加多项筛选条件。也可在综合查询界面内查询，系统筛选出符合要求的拉油车信息集中显示在列表中，列表显示被查找拉油车的状态信息，包括所在位置、工作状况、停留地点与时间等等可选择的信息。并且可以按车号、油罐车储量等各类查询条件进行查询和报表输出。

该系统还包括：实时对讲模块

每台车上都装有实时对讲模块包含麦克风、喇叭、开关按钮和音量控制等，通过实时对讲模块拉油车可以向调度中心反馈工作的开展情况，调度中心可以向拉油车询问工作状态。该实时对讲模块采用单通道，拉油车只能和调度中心之间只能进行1对1单独通话，不能广播给所有拉油车。车载监控监测模块接到短消息任务后需要通过喇叭发出提示音。

该系统还包括：视频监控模块

所有拉油车安装视频监控系统，并在车载监控监测模块上显示。视频监控将视频信息定期分段存储到本地的存储器，存储器中的信息可以通过远程访问查看。同时可以远程访问请求查看即时视频信息，但不需要一直在线查看。

该系统还包括：功能设置模块

车载监控监测模块的功能设置模块可以对系统的各项功能进行设置，例如字体大小，声音高低，屏幕亮度等。系统的功能设置模块可以对系统的各类显示信息、临界值、拉油车的增减等进行调整。

例如针对不同车型业务需求实现不同状态临界值的设定管理，并根据设置的临界值系统进行工作，车载监控监测模块设备的数据采集间隔可以针对数据采集时间进行预设，如每隔5秒或30秒数据采集并上传至服务器；

预警功能设置，可以针对油罐的储量不同设定停留临界时间点，当拉油车超过临界值，系统将发出预警，并在调度管理人员和调度大屏幕上显示预警拉油车以及拉油车信息；如油罐车在工作状态下某一位置待机超过30分钟，将在系统中进行报警；

权限管理模块

统一后台权限管理，针对不同岗位人员进行权限分配。每个账户均需要通过后台申请，录入申请人信息，绑定手机号，通过调度中心审核，并设置字母加数字组合的登陆密码。

硬件设备包括但不限于以下内容：

1.车载监控监测模块：包括各类传感器，液晶屏终端及支架，高清摄像头(待定)，语音通话设备(待定)，打卡机等；

2.油罐液位计：每个单拉罐至少有一个液位计

3.调度室设施：包括LED大屏幕、大屏散热器、控制器、语音通话设备；2台电脑(一台控制大屏幕、一台服务器和工作人员录入信息)。

4.SIM卡(用于3g/4g或5g通信)。

实施例7

本实施例还公开了一种优化调度方法，该方法可以由本发明的系统和/或其他可替代的零部件实现。比如，通过使用本发明的系统中的各个零部件实现本发明的方法。

该方法包括：

由生产传感模块100采集单拉罐T_i的生产参数。

由车载监控监测模块300采集拉油车C_i的工作参数。

调度终端200能够基于生产参数和/或工作参数输出用于拉油车C_j将地理位置彼此各异的单拉罐T_i内的原油拉油至卸油点S_k的拉油方案用于采集的车载监控监测模块300。

调度终端200独立于油田指挥站场O的内网而分别能够与生产传感模块100和车载监控监测模块300建立数据连接，以使得生产传感模块100和车载监控监测模块300能够在不获取内网数据的情况下能够通信连接。

优选地，调度终端200包括：可视化展示模块，其配置为拉油数据信息展示和拉油车在地图位置信息展示，用于能够显示拉油车位置及其状态信息。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.基于物联网大数据的油田单拉罐井生产运行调度优化系统，包括：

生产传感模块(100)，用于实时采集单拉罐(T_i)的生产参数，

车载监控监测模块(300)，用于采集拉油车(C_j)的工作参数，和

设置于油田指挥站场(O)的调度终端(200)，所述调度终端(200)分别与所述生产传感模块(100)和所述车载监控监测模块(300)通信连接，而使得所述调度终端(200)能够基于所述生产参数和/或所述工作参数输出用于所述拉油车(C_j)将地理位置彼此各异的所述单拉罐(T_i)内的原油拉油至卸油点(S_k)的拉油方案；

其特征在于，

所述调度终端(200)独立于所述油田指挥站场(O)的内网而分别能够与所述生产传感模块(100)和车载监控监测模块(300)建立数据连接，以使得所述生产传感模块(100)和所述车载监控监测模块(300)能够在不获取所述内网数据的情况下能够通信连接。

2.根据权利要求1所述的调度优化系统，其特征在于，所述调度终端(200)包括：可视化展示模块，其配置为拉油数据信息展示和拉油车在地图位置信息展示，用于能够显示拉油车位置及其状态信息。

3.根据权利要求1或2所述的调度优化系统，其特征在于，所述调度终端(200)配置为能够生成用于所述卸油模块(400)和所述车载监控监测模块(300)相互认证的且与所述拉油方案对应的电子标签。

4.根据前述权利要求之一所述的调度优化系统，其特征在于，所述卸油模块(400)与所述生产传感模块(100)通信连接，而使得由所述生产传感模块(100)采集的所述生产参数能够经由所述车载监控监测模块(300)以点型数据的方式间接上传至所述调度终端(200)。

5.根据前述权利要求之一所述的调度优化系统，其特征在于，所述生产传感模块(100)以组型数据的方式直接将所述生产参数间断上传至所述调度终端(200)。

6.根据前述权利要求之一所述的调度优化系统，其特征在于，所述调度终端(200)能够基于所述拉油车(C_j)的位置参数协调其对应的部分抽油机的抽油参数以调节所述单拉罐(T_i)的产能产数，用于防止所述单拉罐(T_i)内的原油装满。

7.根据前述权利要求之一所述的调度优化系统，其特征在于，所述拉油车(C_j)上的液位传感器经由所述车载监控监测模块(300)与所述调度终端(200)通信连接，以使得所述调度终端(200)能够基于所述液位传感器修正所述单拉罐(Ti)的历史产能曲线。

8.根据前述权利要求之一所述的调度优化系统，其特征在于，所述调度终端(200)按照如下方式配置拉运序列：

按照间断获取的若干个单拉罐(C_j)的生产参数拟合出每一单拉罐(C_j)的实际产能曲线，并基于实际产能曲线与各自的历史产能曲线对比，以获取每一单拉罐(C_j)的安全卸油时间；

基于所述安全卸油时间生成所述单拉罐(C_j)的拉运序列。

9.一种基于物联网大数据的油田单拉罐井生产运行调度优化方法，包括：

由生产传感模块(100)采集单拉罐(T_i)的生产参数，

由车载监控监测模块(300)采集拉油车(C_i)的工作参数，

所述调度终端(200)能够基于所述生产参数和/或所述工作参数输出用于所述拉油车(C_j)将地理位置彼此各异的所述单拉罐(T_i)内的原油拉油至卸油点(S_k)的拉油方案用于采集的车载监控监测模块(300)，

其特征在于，

所述调度终端(200)独立于所述油田指挥站场(O)的内网而分别能够与所述生产传感模块(100)和车载监控监测模块(300)建立数据连接，以使得所述生产传感模块(100)和所述车载监控监测模块(300)能够在不获取所述内网数据的情况下能够通信连接。

10.根据权利要求9所述的监控方法，其特征在于，所述调度终端(200)包括：可视化展示模块，其配置为拉油数据信息展示和拉油车在地图位置信息展示，用于能够显示拉油车位置及其状态信息。

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