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摘要：油井的管理和维护是油田的重点工作，每口油井的位置、状态等信息都是油井管理者关心的内容。由于油井信息与空间分布有关，是一种空间信息，当前油井管理系统只实现对油井的非空间数据管理，无法直观地了解油井地理位置、生产实时状态等信息。在结合目前油井数据采集技术以及GIS技术的基础上，针对油井生产运行状态实时监测、耗电量监测等问题，提出了油井实时监控系统的设计与实现方案。
关键词：油井；GIS；监控系统；工频通信
1 概述
地理信息系统（GIS）技术是近些年迅速发展起来的一门空间信息分析技术，在资源与环境应用领域中，它发挥着技术先导的作用。GIS技术不仅可以有效地管理具有空间属性的各种资源环境信息，而且可以有效地对资源环境状况及生产活动变化进行动态监测和分析比较，也可将数据收集、空间分析和决策过程综合为一个共同的信息流，明显地提高工作效率和经济效益，为解决资源环境问题及保障可持续发展提供技术支持。
GIS在石油行业中的应用十分广泛，在石油物探领域，应用GIS技术可以帮助科研人员科学部署地震侧线、进行高效准确的图件编辑以及进行物探资料的空间叠加分析等。在油田生产统计中，应用GIS技术可以帮助科研人员实现对井位部署、产量分布及油井动态信息的可视化管理。通过GIS系统，将所有油井以符号的形式标注在油田地图上，不同产量的区域用不同的颜色标注，统计人员结合地理位置表述可以对油井分布区域、井下作业、生产能力及产量、停关井情况等数据有直观了解判断，并且可以通过地图缩放改变显示内容，进一步定向查询详细信息。例如查询某一单井的井位坐标、产液量等详细数据。
随着GIS技术的日益成熟，应用GIS技术设计一套基于目前数据采集技术的油井生产实时监控软件，将油井的空间数据与属性数据相结合，实现人机交互的油井信息管理，对于油井信息的科学管理，提高油井管理水平是十分必要的。
2 油井数据采集方式简介
目前，根据国内油井分布特点，在油井实时数据采集方面除了人工巡检的方式外，还有其他数据传输方式实现对油井的监测管理。这些数据传输技术包括：基于移动通信网的GSM短信（SMS）/GPRS/CDMA无线通信方式、基于配电网电力线路的双向工频通信方式以及其他通信方式等。这些技术已被应用于抽油机监控系统中。
其中一些数据传输方式的基本概念和特点如下：
GPRS无线通信方式：一种分组交换系统，有实时在线，按量计费，快捷登录、高速传输等特点。这种方式传输数据实时性好，传输速率高，不受地形或地域的限制。
双向工频通信方式：这种方式依赖于电力线网络的中低压载波，无需专门布线，可实现跨变压器台区的长距离传输等特点。应用于对各类电气信号的采集，包括电压、电流等参数的采集。
3 系统设计
根据目前油井数据采集技术，本文在已应用双向工频通信方式采集到的油井实时数据基础上，结合GIS技术以及油井开发数据，针对基于GIS的油井监控系统设计进行了研究。
3.1系统架构设计
系统采用C/S架构，空间数据和属性数据统一管理在服务器端，使用ArcSDE进行空间数据管理，油井属性数据使用ADO.NET进行访问。空间数据包括基础地理数据和油井位置数据，属性数据包括油井基础数据和实时状态数据，油井控制软件位于服务器端，每口油井的状态信息由服务器端实时检测并更新到数据库相应字段，油井监控软件位于客户端，通过ADO.NET动态读取油井状态数据对油井进行可视化显示，并向服务器端控制软件发送消息驱动其修改油井工作状态。
3.2 系统主要功能设计
油井监控系统实现的主要功能如下：
1）基础数据管理功能。依据油井空间坐标信息生成油井井位图，油井井位图以平面图形式显示道路、中转站、队界、矿界等基础地理数据。井位图可实现放大、缩小，距离测量，基础数据的添加、刪除、修改等GIS常用功能。
2）油井空间位置查询和属性查询功能。自动定位油井空间位置，点击油井能实时显示其工作状态和其相关生产数据。
3）油井状态符号化显示。采用不同颜色来区别显示抽油机工作状态，包括：抽油机运行、抽油机停机、缺相、三相不平衡等状态。系统采用四种不同颜色对油井进行符号化显示，直观地展示了油井实时的工作状态信息。
4）油井状态管理功能。客户端管理人员通过系统向服务器端控制软件发送相关控制命令，驱动其修改服务器端油井状态数据库，实现对油井状态信息的确认。
5）油井生产信息统计分析功能：实现单井生产运行记录统计、用电量统计、停井原因统计等功能。
4 系统实现
4.1 油井基础数据管理
油井基础数据管理主要根据油井空间坐标信息生成油井井位图。采用ArcMap地图制作软件来制作油井井位图信息。在arcmap中新建地图文档，加载油井、转油站、道路、队界等图层，在图层列表面板中右键点击相关图层，在出现的对话框中，选择符号（Symbology）选项页，可对图层属性进行设置，包括图层显示符号、显示颜色等。由于有些油井坐标信息存储于excel表格中，可以选择tools菜单栏下面的Add XY Data功能按钮来导入存有油井坐标信息的excel文件。
4.2 油井空间信息与属性信息查询
油井空间信息管理主要通过ArcMap地图制作软件来对油井空间属性信息进行管理。对空间属性信息的查询可通过ADO.NET连接数据库，通过输入或者在下拉列表中选择井号，自动将查询到的油井居中显示。居中显示功能通过ArcEngine的Mapcontrol控件的CenterAt方法实现。
油井属性查询主要借助ArcEngine提供的IIdentity接口的Identity方法查询得到，通过选择属性查询工具点击某口油井，在弹出的对话框中显示该油井的详细数据信息。
4.3 油井生产状态管理
油井的生产实时数据通过数据采集卡实时存储于服务器端数据库中，客户端监测软件通过网络向服务器端发送获取数据命令，服务器端接收命令并返回油井实时数据。系统采用C#编程语言，结合ArcEngine实现了油井关停机管理、油井生产状态管理（包括：缺相、三相不平衡等）等功能。油井管理人员通过向服务器端应用软件发送具体关停井原因代码，驱动其修改服务器端油井状态数据库信息，如：修改油井关井状态、油井缺相状态等，可实现油井的关停井原因确认、油井运行状态确认等。油井运行状态如图所示。
4.4油井生产信息统计分析
通过采用ADO.NET连接服务器端数据库，采用C#编写相关程序获取数据库中相关数据表，对油井生产运行状态、油井用电量、停井原因信息等进行统计。针对油井生产运行状态可按小队、井等查询方式，统计出按日、月、年的开关井时间；针对油井电量信息可按线路、小队、单井等方式，统计出按日、旬、月、年的用电量数据及昨日对比数据；针对停井原因信息可按小队、井等查询方式，统计出按日、月、年的停井原因率，通过相应算法查询具体原因所占百分比。
5 结束语
依据工频通信技术建立基于GIS的油井生产数据实时监控系统，不仅可以实现对油井空间数据和属性数据的集中管理，提高数据的一致性和安全性，而且还可以提供地图的可视化交互检索和空间分析功能，增强数据表达的直观性，实现抽油井地理位置的直观显示，抽油井工况的连续监测，以及对每口油井生产运行状态、耗电量数据等信息的随时监测。系统的应用可以初步形成信息化、科学化的油井管理模式。
参考文献
[1]杨斌.基于 ArcGIS平台的油田 GIS设计与实现[J ] .数字石油与化工，2007，5（3）：50～51.
[2]万剑华，刘善伟，刘国庆.基于 GIS的油田井位自动成图系统研究[J ] .测绘科学，2007，32（6）：91～93
[3]朱伟. 基于 GIS 的油井勘测信息管理系统设计方案[J ] .四川测绘，2007，30（3）：138～140.
（作者单位：中国石油西南油气田勘探开发研究院）
关键词：油井；GIS；监控系统；工频通信
1 概述
地理信息系统（GIS）技术是近些年迅速发展起来的一门空间信息分析技术，在资源与环境应用领域中，它发挥着技术先导的作用。GIS技术不仅可以有效地管理具有空间属性的各种资源环境信息，而且可以有效地对资源环境状况及生产活动变化进行动态监测和分析比较，也可将数据收集、空间分析和决策过程综合为一个共同的信息流，明显地提高工作效率和经济效益，为解决资源环境问题及保障可持续发展提供技术支持。
GIS在石油行业中的应用十分广泛，在石油物探领域，应用GIS技术可以帮助科研人员科学部署地震侧线、进行高效准确的图件编辑以及进行物探资料的空间叠加分析等。在油田生产统计中，应用GIS技术可以帮助科研人员实现对井位部署、产量分布及油井动态信息的可视化管理。通过GIS系统，将所有油井以符号的形式标注在油田地图上，不同产量的区域用不同的颜色标注，统计人员结合地理位置表述可以对油井分布区域、井下作业、生产能力及产量、停关井情况等数据有直观了解判断，并且可以通过地图缩放改变显示内容，进一步定向查询详细信息。例如查询某一单井的井位坐标、产液量等详细数据。
随着GIS技术的日益成熟，应用GIS技术设计一套基于目前数据采集技术的油井生产实时监控软件，将油井的空间数据与属性数据相结合，实现人机交互的油井信息管理，对于油井信息的科学管理，提高油井管理水平是十分必要的。
2 油井数据采集方式简介
目前，根据国内油井分布特点，在油井实时数据采集方面除了人工巡检的方式外，还有其他数据传输方式实现对油井的监测管理。这些数据传输技术包括：基于移动通信网的GSM短信（SMS）/GPRS/CDMA无线通信方式、基于配电网电力线路的双向工频通信方式以及其他通信方式等。这些技术已被应用于抽油机监控系统中。
其中一些数据传输方式的基本概念和特点如下：
GPRS无线通信方式：一种分组交换系统，有实时在线，按量计费，快捷登录、高速传输等特点。这种方式传输数据实时性好，传输速率高，不受地形或地域的限制。
双向工频通信方式：这种方式依赖于电力线网络的中低压载波，无需专门布线，可实现跨变压器台区的长距离传输等特点。应用于对各类电气信号的采集，包括电压、电流等参数的采集。
3 系统设计
根据目前油井数据采集技术，本文在已应用双向工频通信方式采集到的油井实时数据基础上，结合GIS技术以及油井开发数据，针对基于GIS的油井监控系统设计进行了研究。
3.1系统架构设计
系统采用C/S架构，空间数据和属性数据统一管理在服务器端，使用ArcSDE进行空间数据管理，油井属性数据使用ADO.NET进行访问。空间数据包括基础地理数据和油井位置数据，属性数据包括油井基础数据和实时状态数据，油井控制软件位于服务器端，每口油井的状态信息由服务器端实时检测并更新到数据库相应字段，油井监控软件位于客户端，通过ADO.NET动态读取油井状态数据对油井进行可视化显示，并向服务器端控制软件发送消息驱动其修改油井工作状态。
3.2 系统主要功能设计
油井监控系统实现的主要功能如下：
1）基础数据管理功能。依据油井空间坐标信息生成油井井位图，油井井位图以平面图形式显示道路、中转站、队界、矿界等基础地理数据。井位图可实现放大、缩小，距离测量，基础数据的添加、刪除、修改等GIS常用功能。
2）油井空间位置查询和属性查询功能。自动定位油井空间位置，点击油井能实时显示其工作状态和其相关生产数据。
3）油井状态符号化显示。采用不同颜色来区别显示抽油机工作状态，包括：抽油机运行、抽油机停机、缺相、三相不平衡等状态。系统采用四种不同颜色对油井进行符号化显示，直观地展示了油井实时的工作状态信息。
4）油井状态管理功能。客户端管理人员通过系统向服务器端控制软件发送相关控制命令，驱动其修改服务器端油井状态数据库，实现对油井状态信息的确认。
5）油井生产信息统计分析功能：实现单井生产运行记录统计、用电量统计、停井原因统计等功能。
4 系统实现
4.1 油井基础数据管理
油井基础数据管理主要根据油井空间坐标信息生成油井井位图。采用ArcMap地图制作软件来制作油井井位图信息。在arcmap中新建地图文档，加载油井、转油站、道路、队界等图层，在图层列表面板中右键点击相关图层，在出现的对话框中，选择符号（Symbology）选项页，可对图层属性进行设置，包括图层显示符号、显示颜色等。由于有些油井坐标信息存储于excel表格中，可以选择tools菜单栏下面的Add XY Data功能按钮来导入存有油井坐标信息的excel文件。
4.2 油井空间信息与属性信息查询
油井空间信息管理主要通过ArcMap地图制作软件来对油井空间属性信息进行管理。对空间属性信息的查询可通过ADO.NET连接数据库，通过输入或者在下拉列表中选择井号，自动将查询到的油井居中显示。居中显示功能通过ArcEngine的Mapcontrol控件的CenterAt方法实现。
油井属性查询主要借助ArcEngine提供的IIdentity接口的Identity方法查询得到，通过选择属性查询工具点击某口油井，在弹出的对话框中显示该油井的详细数据信息。
4.3 油井生产状态管理
油井的生产实时数据通过数据采集卡实时存储于服务器端数据库中，客户端监测软件通过网络向服务器端发送获取数据命令，服务器端接收命令并返回油井实时数据。系统采用C#编程语言，结合ArcEngine实现了油井关停机管理、油井生产状态管理（包括：缺相、三相不平衡等）等功能。油井管理人员通过向服务器端应用软件发送具体关停井原因代码，驱动其修改服务器端油井状态数据库信息，如：修改油井关井状态、油井缺相状态等，可实现油井的关停井原因确认、油井运行状态确认等。油井运行状态如图所示。
4.4油井生产信息统计分析
通过采用ADO.NET连接服务器端数据库，采用C#编写相关程序获取数据库中相关数据表，对油井生产运行状态、油井用电量、停井原因信息等进行统计。针对油井生产运行状态可按小队、井等查询方式，统计出按日、月、年的开关井时间；针对油井电量信息可按线路、小队、单井等方式，统计出按日、旬、月、年的用电量数据及昨日对比数据；针对停井原因信息可按小队、井等查询方式，统计出按日、月、年的停井原因率，通过相应算法查询具体原因所占百分比。
5 结束语
依据工频通信技术建立基于GIS的油井生产数据实时监控系统，不仅可以实现对油井空间数据和属性数据的集中管理，提高数据的一致性和安全性，而且还可以提供地图的可视化交互检索和空间分析功能，增强数据表达的直观性，实现抽油井地理位置的直观显示，抽油井工况的连续监测，以及对每口油井生产运行状态、耗电量数据等信息的随时监测。系统的应用可以初步形成信息化、科学化的油井管理模式。
参考文献
[1]杨斌.基于 ArcGIS平台的油田 GIS设计与实现[J ] .数字石油与化工，2007，5（3）：50～51.
[2]万剑华，刘善伟，刘国庆.基于 GIS的油田井位自动成图系统研究[J ] .测绘科学，2007，32（6）：91～93
[3]朱伟. 基于 GIS 的油井勘测信息管理系统设计方案[J ] .四川测绘，2007，30（3）：138～140.
（作者单位：中国石油西南油气田勘探开发研究院）