物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字油田中的應(yīng)用

萬(wàn)軍，王洪元

(常州大學(xué)，江蘇 常州 213164)

發(fā)展與評(píng)述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字油田中的應(yīng)用

萬(wàn)軍，王洪元

(常州大學(xué)，江蘇 常州 213164)

油田物聯(lián)網(wǎng)是傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)在油田生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，通過數(shù)據(jù)融合技術(shù)、可視化技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字油田建設(shè)離不開物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的強(qiáng)力支持，二者密不可分?；趪?guó)內(nèi)數(shù)字油田建設(shè)現(xiàn)狀，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字油田領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，主要利用各種傳感器對(duì)油田生產(chǎn)過程與環(huán)節(jié)對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，并將采集到的數(shù)據(jù)通過有線或無線方式傳送至控制中心，控制中心對(duì)傳感器所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，根據(jù)分析結(jié)果再對(duì)檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋、控制。隨著油田勘探開發(fā)的進(jìn)一步深入，將推動(dòng)數(shù)字油田逐步向更智能的方向發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還有很大的發(fā)展空間。

物聯(lián)網(wǎng) 數(shù)字油田 傳感器 無線通信

數(shù)字油田是油田企業(yè)未來發(fā)展的趨勢(shì)，是追求可持續(xù)發(fā)展、增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力的實(shí)現(xiàn)形式，也是油田企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)、科研、管理和決策的基礎(chǔ)平臺(tái)。近年來物聯(lián)網(wǎng)的研究和應(yīng)用是一大熱點(diǎn)，已被逐步應(yīng)用于數(shù)字油田、數(shù)字醫(yī)療、智能電網(wǎng)、智能交通等眾多領(lǐng)域。文中基于國(guó)內(nèi)數(shù)字油田建設(shè)現(xiàn)狀，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字油田領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，從中闡述油田物聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值、主要關(guān)鍵技術(shù)以及發(fā)展趨勢(shì)等內(nèi)容。

1 數(shù)字油田

1998年美國(guó)前副總統(tǒng)戈?duì)柼岢隽藬?shù)字地球概念，旨在全球范圍內(nèi)按地理坐標(biāo)和空間位置將所有的信息對(duì)應(yīng)地組織、存儲(chǔ)起來，構(gòu)造成一個(gè)統(tǒng)一的信息模型，并提供一種直觀、方便、有效、快速、交互的檢索方式和使用方式，為全人類服務(wù)。數(shù)字油田源自于“數(shù)字地球”概念，但更具針對(duì)性，其核心思想是實(shí)現(xiàn)油田的自動(dòng)化和信息化。數(shù)字油田的發(fā)展規(guī)劃和主體技術(shù)早已深入到主要的國(guó)外石油勘探和服務(wù)公司，并成為近幾年發(fā)展的熱點(diǎn)。

1) IBM早在2005年就與挪威國(guó)家石油公司合作建設(shè)智慧油田，實(shí)現(xiàn)了以下主要目標(biāo)： 能實(shí)時(shí)無線感知地下油田運(yùn)行的情況，現(xiàn)場(chǎng)“智慧地”管理，延長(zhǎng)了油田壽命并提高了產(chǎn)量；將海上的油井監(jiān)控和管理功能整合到岸上的岸基設(shè)施中。

2) 沙特阿美石油公司提出了監(jiān)測(cè)、優(yōu)化、集成、創(chuàng)新四個(gè)層次的智能油田建設(shè)方案，利用井下傳感器，結(jié)合智能完井技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)，通過數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)管理和建模分析，及時(shí)掌握生產(chǎn)狀況，提高井下作業(yè)效率，優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，利用遠(yuǎn)程監(jiān)控與預(yù)警等手段，實(shí)現(xiàn)降低作業(yè)成本和提高油田油氣采收率的目標(biāo)[1]。

國(guó)內(nèi)石油產(chǎn)業(yè)通過對(duì)國(guó)際石油公司數(shù)字油田案例的學(xué)習(xí)，結(jié)合中國(guó)具體的國(guó)情，確定了面向石油氣生產(chǎn)的數(shù)字油田建設(shè)路線。自“十一五”開始建設(shè)數(shù)字油田，圍繞一條主線、兩個(gè)基礎(chǔ)、三類系統(tǒng)和四個(gè)中心開展，著眼于油田等資產(chǎn)的數(shù)字化管理，并計(jì)劃“十二五”末全面建成數(shù)字油田[2]。盡管國(guó)內(nèi)油氣田企業(yè)在數(shù)字油田建設(shè)水平和應(yīng)用效果等方面存在一定差異，但總的趨勢(shì)是在加大投入、加快步伐，加速數(shù)字油田的發(fā)展和提升。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字油田的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)(internet of things)是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用無線射頻自動(dòng)識(shí)別RFID(radio frequency identification)、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物品的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油田的應(yīng)用中，主要是利用各種傳感器對(duì)油田生產(chǎn)過程與環(huán)節(jié)對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，并將采集到的數(shù)據(jù)通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)傳到控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用，通過分析結(jié)果再對(duì)檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋、控制。運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立數(shù)字油田具有深遠(yuǎn)的意義，其價(jià)值體現(xiàn)在幾個(gè)方面：

1) 油田物聯(lián)網(wǎng)所采集的數(shù)據(jù)反映了人們對(duì)被測(cè)對(duì)象和最關(guān)心事件的結(jié)果，這些結(jié)果需要以最快的速度和方式表達(dá)，數(shù)據(jù)是最好的辦法。

2) 可連續(xù)地采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)與連續(xù)分析，從而滿足對(duì)油田水井井況、抽油機(jī)工況等油田生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)掌握與控制。

3) 油田物聯(lián)網(wǎng)所采集的數(shù)據(jù)不但在生產(chǎn)過程中實(shí)時(shí)完成預(yù)警、控制，從后端的秒級(jí)時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到前端的狀態(tài)，還可遠(yuǎn)程控制提高工作效率，更重要的是連續(xù)的產(chǎn)量數(shù)據(jù)可以提供給地質(zhì)研究人員完成油藏工程方案編制，從而提高采收率和經(jīng)濟(jì)效益[3]。

3 油田物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

油田物聯(lián)網(wǎng)是傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)在油田生產(chǎn)過程中的應(yīng)用。

3.1 傳感器技術(shù)

在油田物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中，數(shù)字油田需要獲取安裝在油井、聯(lián)合站、接轉(zhuǎn)站、注水站、計(jì)量站 、配水間等采油設(shè)備上的電流等相關(guān)數(shù)據(jù)，需要實(shí)時(shí)監(jiān)控罐內(nèi)液位、溫度、流量、壓力及可燃?xì)怏w體積分?jǐn)?shù)等。傳感器安裝在油田生產(chǎn)過程中相應(yīng)設(shè)備上檢測(cè)被測(cè)對(duì)象信息，從而構(gòu)成油田物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的設(shè)備或裝置。傳感器技術(shù)是油田物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，并在向一體化和低功耗方向發(fā)展。

1) 一體化。一體化無線示功圖傳感器是近幾年出現(xiàn)的一種新型傳感器，主要將加速度和載荷傳感器集成為一體，提取位移和載荷信號(hào)，通過數(shù)字濾波以及合理的加速度求解算法等得到了高精度的油井載荷和位移的數(shù)據(jù)[4-5]。

2) 低功耗。石油的鉆采開發(fā)和生產(chǎn)輸送往往在偏遠(yuǎn)地域進(jìn)行，在沒有供電的場(chǎng)合，采用微功耗計(jì)量技術(shù)，使用電池供電的流量?jī)x表來計(jì)量油、氣和水的量值，并及時(shí)上傳測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)油田的生產(chǎn)和管理具有重要意義。選取功耗低的芯片設(shè)計(jì)是目前低功耗開發(fā)的主要手段。

基于MSP430的超低功耗結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)傳感器的微功耗設(shè)計(jì)，大幅度地延長(zhǎng)了電池的壽命，目前得到了廣泛的應(yīng)用。例如MSP430和TDC—GP2芯片配合用于微功耗便攜式超聲波流量計(jì)的開發(fā)。李鵬程等人通過對(duì)無線示功儀測(cè)試系統(tǒng)在硬件和軟件兩方面進(jìn)行了低功耗設(shè)計(jì)，滿足了系統(tǒng)低功耗的要求，很好地解決了野外環(huán)境中電池長(zhǎng)期供電的問題[6]。李東旭、周正仙等人闡述了分布式光纖傳感器在數(shù)字油田應(yīng)用中的研究進(jìn)展，反映了國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域研究的現(xiàn)狀，分析了各種分布式光纖傳感技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，如測(cè)量范圍寬、測(cè)距長(zhǎng)、高靈敏度和高精度等，隨著技術(shù)的不斷完善在數(shù)字油田中的建設(shè)中會(huì)有進(jìn)一步的應(yīng)用發(fā)展[7]。

3.2 數(shù)據(jù)通信技術(shù)

目前在油田物聯(lián)網(wǎng)傳輸中的主要數(shù)據(jù)通信技術(shù)有以下幾種：

1) GPRS技術(shù)。GPRS是在GSM 基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種分組交換的數(shù)據(jù)承載和傳輸方式，它允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，特別適用于間斷、突發(fā)性的和頻繁、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。

基于GPRS通信的油田開發(fā)遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)可以方便快捷地為油田架構(gòu)一個(gè)遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、遠(yuǎn)傳、接收、處理分析、遠(yuǎn)程控制等功能。該系統(tǒng)以公網(wǎng)GPRS移動(dòng)通信網(wǎng)為基本數(shù)據(jù)通道，在每個(gè)需要數(shù)據(jù)采集的分散業(yè)務(wù)單元端，安裝具有GPRS無線數(shù)據(jù)通信能力的遠(yuǎn)程測(cè)控終端，同時(shí)在控制中心通過專線或使用配有若干GPRS無線通信模塊管理的計(jì)算機(jī)，進(jìn)行各種設(shè)備的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)入控制中心。

通過該生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)在油田的實(shí)施，可實(shí)現(xiàn)24 h實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)油井的生產(chǎn)狀況，并通過對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的智能化分析快速判斷故障，及時(shí)采取相應(yīng)措施，確保油井正常生產(chǎn)，提高有效生產(chǎn)時(shí)率[8]。中國(guó)石油股份有限公司長(zhǎng)慶油田分公司在建設(shè)油氣田地面通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，利用無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)(GPRS或CDMA)作為傳輸信道，采用GPRS/CDMA—DTU設(shè)備來實(shí)現(xiàn)水源井的數(shù)據(jù)傳輸，具有網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、產(chǎn)生費(fèi)用少的優(yōu)點(diǎn)，且可自建無線寬帶接入網(wǎng)絡(luò)[9]。

2) ZigBee技術(shù)。ZigBee 協(xié)議基于 IEEE 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)制訂，具有功耗低、組網(wǎng)能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、可靠性高、成本低、延遲小的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，是一種供固定、便攜或移動(dòng)設(shè)備使用的低速率無線連接技術(shù)。采用ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠滿足油田復(fù)雜環(huán)境下的使用需求，設(shè)備一次性置于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，無需額外布線，降低了施工難度和成本；即使某一設(shè)備出現(xiàn)故障也不會(huì)影響其他設(shè)備的正常工作，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性[10]。

肖廣榮等人設(shè)計(jì)了一種基于ZigBee無線通信技術(shù)的石油開采遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在油井現(xiàn)場(chǎng)組建的ZigBee網(wǎng)絡(luò)采集抽油機(jī)工況；采集數(shù)據(jù)通過3G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的監(jiān)控中心，并依此實(shí)現(xiàn)對(duì)抽油機(jī)工況遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和異常狀況預(yù)報(bào)[11]。該系統(tǒng)通過專家系統(tǒng)模型對(duì)抽油機(jī)示功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比判斷抽油機(jī)的工況。

大港油田第二采油廠實(shí)驗(yàn)并推廣基于GPRS無線傳輸技術(shù)的油井、水井生產(chǎn)參數(shù)采集系統(tǒng)。經(jīng)過多年的應(yīng)用，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)GPRS傳輸技術(shù)在生產(chǎn)應(yīng)用中存在諸多弊端，將ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)應(yīng)用于油水井生產(chǎn)信息采集系統(tǒng)中，可以較好地解決數(shù)據(jù)傳輸問題，為采油廠油水井維護(hù)管理、液量在線計(jì)量、生產(chǎn)調(diào)度指揮、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)報(bào)警、措施調(diào)整制訂提供技術(shù)便利。2012年，該采油廠對(duì)所管轄油水井進(jìn)行了生產(chǎn)參數(shù)采集系統(tǒng)升級(jí)改造，將原有的GPRS傳輸系統(tǒng)改造為基于ZigBee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。此次升級(jí)改造共對(duì)331口油水井傳輸設(shè)備進(jìn)行更換，建立了15座基站和12座中繼站，基本覆蓋采油廠所有生產(chǎn)井，重新建立了數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)及相應(yīng)的展示報(bào)警平臺(tái)[12]。

結(jié)合ZigBee和GPRS的無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)充分利用了ZigBee網(wǎng)絡(luò)低功耗、低成本、自組織數(shù)據(jù)路由的優(yōu)勢(shì)，并且利用GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣、可連接Internet的優(yōu)點(diǎn)，在局域網(wǎng)內(nèi)可由ZigBee網(wǎng)絡(luò)組織無線的數(shù)據(jù)傳輸，在廣域網(wǎng)內(nèi)可借助GPRS網(wǎng)絡(luò)傳遞數(shù)據(jù)，可用于人跡罕至地區(qū)的環(huán)境監(jiān)測(cè)和工業(yè)生產(chǎn)的流程監(jiān)控，具有廣泛的應(yīng)用前景。

3) 工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)WIA(wireless networks for industrial automation)技術(shù)。WIA是國(guó)內(nèi)自主成功研發(fā)的用于工業(yè)過程自動(dòng)化的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范。WIA采用分簇的組織架構(gòu)和骨干Mesh網(wǎng)，結(jié)合星型子網(wǎng)的兩層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是可靠性高的自組織網(wǎng)絡(luò)，具有以下技術(shù)特征：

a) TDMA/CSMA混合接入模式支持周期性和非周期性通信負(fù)載。

b) 自適應(yīng)跳頻通信方式提高了點(diǎn)到點(diǎn)通信的抗干擾能力。

c) 鏈路層自動(dòng)請(qǐng)求重傳和應(yīng)用層端到端重傳機(jī)制保證了報(bào)文傳輸?shù)母叱晒β省?/p>

d) 多路徑Mesh路由保證了端到端通信的可靠性。

e) 集中式與分布式結(jié)合的系統(tǒng)管理綜合考慮了系統(tǒng)的易管理與擴(kuò)展的靈活性。

f) 自組網(wǎng)模式提高了系統(tǒng)易用性。

g) 采用休眠模式的低占空比工作方式使終端具有超低能耗。

曾鵬等人設(shè)計(jì)了基于WIA技術(shù)的油井遠(yuǎn)程計(jì)量和優(yōu)化控制系統(tǒng)。系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可分為前端的數(shù)據(jù)采集和后臺(tái)的專家系統(tǒng)兩部分。其中， 前端的數(shù)據(jù)采集部分主要完成井口各項(xiàng)參數(shù)的檢測(cè)和控制參數(shù)的實(shí)時(shí)傳輸， 后臺(tái)的專家系統(tǒng)則完成人機(jī)交互、遠(yuǎn)程計(jì)量、工況分析以及優(yōu)化控制等任務(wù)[13]。

常州大學(xué)王洪元教授科研團(tuán)隊(duì)較深入地研究了WIA-PA協(xié)議，與江蘇紅光儀表廠聯(lián)合發(fā)明了基于WIA-PA的溫度、壓力和流量等系列變送器，符合IEEE802.15.4無線通信標(biāo)準(zhǔn)，主要面向設(shè)備間信息的無線通信，特別適用于惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，具有較強(qiáng)的抗干擾能力、超低功耗、實(shí)時(shí)通信等技術(shù)特征[14-15]。

4) 4G技術(shù)。TD-LTE作為國(guó)內(nèi)自主開發(fā)的第四代移動(dòng)通信技術(shù)，具有時(shí)延小、頻譜效率高、上下行靈活調(diào)度的特點(diǎn)，可提供多種業(yè)務(wù)的高帶寬服務(wù)，同時(shí)建網(wǎng)成本低且未來技術(shù)演進(jìn)方向明確，長(zhǎng)期投資可以得到有效保護(hù)。大港油田公司利用TD-LTE無線通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合大港油田油水井物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)狀及需求，循序漸進(jìn)地開展油水井物聯(lián)網(wǎng)的升級(jí)改造，最終實(shí)現(xiàn)基于4G無線通信技術(shù)的全部油水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、作業(yè)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警信息與控制指令的秒級(jí)傳送等[16]。

4 應(yīng)用案例

筆者選取中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所和金湖工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用研發(fā)中心聯(lián)合實(shí)施的某油田作業(yè)區(qū)生產(chǎn)監(jiān)控項(xiàng)目為案例進(jìn)行探討，分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字油田中的具體應(yīng)用。該項(xiàng)目實(shí)施的目標(biāo)： 實(shí)現(xiàn)油田生產(chǎn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控、油水井(站)無人值守、工況自動(dòng)診斷、分析、自動(dòng)計(jì)量、自動(dòng)“恒流”注水；在統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，確保生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)有序發(fā)展，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供依據(jù)，為工程設(shè)計(jì)人員和施工人員提供參考；統(tǒng)一、共享的數(shù)據(jù)為以后各專業(yè)相關(guān)系統(tǒng)的應(yīng)用提供了數(shù)據(jù)支持。

該項(xiàng)目采用了江蘇紅光儀表廠有限公司自行研發(fā)的高精度微功耗無線壓力、溫度、流量等傳感器，測(cè)量載荷等工況數(shù)據(jù)，為用戶提供油田單井管理自動(dòng)化解決方案，可以對(duì)油井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和分析，具有間抽、采集密度、開關(guān)井、遠(yuǎn)程變頻等遠(yuǎn)程控制功能。傳感器采用微功耗主控芯片和相應(yīng)的節(jié)能控制程序，長(zhǎng)時(shí)期處于微功耗狀態(tài)；采用高能電池供電，在沒有外部供電的情況下，能連續(xù)工作1 a以上，可靠性高，特別適用于無工業(yè)電源的數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)。

該項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境主要利用油田已建成的企業(yè)局域網(wǎng)，為滿足井場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)暢通，需要對(duì)不足部分進(jìn)行擴(kuò)充和升級(jí)，基于目前光纖已到計(jì)量間或聯(lián)合站，自建了井場(chǎng)WIA無線網(wǎng)絡(luò)，以低成本實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)全流程的“泛在感知”。 在油田井口數(shù)據(jù)采集監(jiān)控中，各個(gè)信息采集點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)先送到現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)關(guān)，中心站可以通過GPRS或局域網(wǎng)從網(wǎng)關(guān)獲得數(shù)據(jù)；在中心站可進(jìn)行數(shù)據(jù)的初步處理，并在本地顯示，用以監(jiān)視各點(diǎn)的生產(chǎn)狀況；可同步將各點(diǎn)的生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)傳回廠中心數(shù)據(jù)庫(kù)，為數(shù)據(jù)共享和進(jìn)一步處理做好準(zhǔn)備。

5 油田物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

技術(shù)的發(fā)展是一個(gè)持續(xù)的過程，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展建設(shè)以及需求的進(jìn)一步增加，將推動(dòng)數(shù)字油田逐步向更智能的方向發(fā)展。

1) 數(shù)據(jù)融合技術(shù)。油田物聯(lián)網(wǎng)所采集的數(shù)據(jù)對(duì)油田十分重要，尤其是井中數(shù)據(jù)、注水?dāng)?shù)據(jù)和產(chǎn)量數(shù)據(jù)。將離散的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、融合，從中發(fā)現(xiàn)更多有價(jià)值的信息，還存在較大困難，缺乏對(duì)多源、多維信息的協(xié)同處理和綜合利用，因而在準(zhǔn)確性、可靠性和實(shí)用性等方面存在著不同程度的缺陷，不能滿足生產(chǎn)實(shí)際的要求。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，將同類數(shù)據(jù)縱向融合分析，將不同類的數(shù)據(jù)橫向融合深度分析，將是未來的一個(gè)趨勢(shì)。

2) 可視化技術(shù)。將油氣田生產(chǎn)狀態(tài)、工業(yè)視頻等各類信息高度集中，以虛擬現(xiàn)實(shí)或三維可視化的方式進(jìn)行場(chǎng)景顯示，確保操作和決策人員迅速準(zhǔn)確地掌握所有信息并快速?zèng)Q策，達(dá)到監(jiān)控油氣勘探、開發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)饶康?。目前初步?shí)現(xiàn)了油藏分析、鉆采工程、生產(chǎn)過程等領(lǐng)域的可視化，但在如下方面需繼續(xù)深化： 建立地面動(dòng)態(tài)的高性能可視化的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，建立地下動(dòng)態(tài)虛擬現(xiàn)實(shí)的協(xié)同研究中心，集成地面、地下一體化三維全息平臺(tái)。

3) 云計(jì)算技術(shù)。數(shù)字油田云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)油氣田企業(yè)的IT基礎(chǔ)設(shè)施資源(存儲(chǔ)資源、計(jì)算資源、通信資源等)、數(shù)據(jù)資源(專業(yè)數(shù)據(jù)資源、企業(yè)管理信息等)、應(yīng)用軟件資源等方面的統(tǒng)一共享服務(wù)，從而減少資源投入成本，最大程度地發(fā)揮資源應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

6 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字油田的建立是石油產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的具體體現(xiàn)，而數(shù)字油田建設(shè)離不開物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的強(qiáng)力支持，二者密不可分。在未來的發(fā)展過程中，隨著油田勘探開發(fā)的進(jìn)一步深入、信息采集與智能計(jì)算技術(shù)的迅速發(fā)展、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)的廣泛應(yīng)用以及與傳感網(wǎng)結(jié)合的不斷深入，油田物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用價(jià)值也會(huì)越來越高。

[1] 許增魁，馬濤，王鐵成，等．?dāng)?shù)字油田技術(shù)發(fā)展探討[J]．中國(guó)信息界，2012 (09)： 28-32．

[2] 梁寶娟，高志亮．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字化井場(chǎng)建設(shè)中的應(yīng)用[J]．西安郵電學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，15 (06)： 88-91．

[3] 高志亮．?dāng)?shù)字油田在中國(guó)[M]．北京： 科學(xué)出版社，2011．

[4] 陳術(shù)，張學(xué)典，姚晨，等．新型油田無線示功儀的研制[J]．機(jī)電控制技術(shù)，2012，41(05)： 42-46．

[5] 彭健，馮志勇，唐利華．基于傳感器技術(shù)的有桿抽油井示功儀的研究[J]．傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2012，25(12)： 1701-1705．

[6] 李鵬程，樊軍．無線示功儀的低功耗設(shè)計(jì)[J]．機(jī)床與液壓，2014，42(04)： 79-81．

[7] 李東旭，周正仙．分布式光纖傳感器在數(shù)字油田應(yīng)用中的研究進(jìn)展[J]．激光雜志，2014，35(03)： 1-2．

[8] 張華敏，王海偉，陳子剛，等．基于GPRS及局域網(wǎng)的生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)在油田中的應(yīng)用[J]．湖北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，30(03)： 253-256．

[9] 康海藩，徐永高，王鑫．油田水源井?dāng)?shù)據(jù)傳輸方式[J]．油氣田地面工程，2012，31(12)： 72.

[10] 李中豪．基于ZigBee的油井無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [J]．電子設(shè)計(jì)工程，2011，19(06)： 110-112．[11] 肖廣榮，姚家勝，劉惠．基于ZigBee技術(shù)的石油開采過程的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J]．西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2014，19(01)： 101-105．

[12] 王兵，邳進(jìn)仕，翟星，等 ．ZigBee技術(shù)在油井、水井生產(chǎn)參數(shù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]．中國(guó)無線電，2014 (02)： 58-60,70．

[13] 曾鵬，王軍．基于WIA技術(shù)的油井遠(yuǎn)程計(jì)量與優(yōu)化控制系統(tǒng)[J]．自動(dòng)化博覽，2010 (02)： 18-20，30．

[14] 王洪元. 基于遺傳蟻群算法的氣田集輸管網(wǎng)優(yōu)化方法[J]. 計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué), 2012,29(12)： 1495-1498.

[15] 王洪元.一種WIA網(wǎng)絡(luò)中的無線低功耗溫度傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)[J].常州大學(xué)學(xué)報(bào), 2013，25(01)： 56-60.

[16] 劉曉壘，張濱榮，劉衛(wèi)華，等 ．4G通信技術(shù)在數(shù)字油田建設(shè)中的應(yīng)用[J]．中國(guó)管理信息化，2014，17(16)： 41.

[17] 梁寶娟，孫少波．無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在油田中的應(yīng)用[J]．現(xiàn)代電子技術(shù),2012, 35(03)： 215-218.

Application of Internet of Things Technology in Digital Oilfield

Wan Jun, Wang Hongyuan

(Changzhou University, Changzhou, 213164, China)

s： Oilfield Internet of Things (IoT) is the application of sensor technology, wireless communication technology in oilfield manufacturing process. Digital oilfield construction through data fusion technology, visualization technology and cloud computing technology can’t be realized without strong support of IoT, these two are interwovenness. Based on current situation of domestic digital oilfield construction, the application of IoT in digital oilfield is reviewed. Real-time data of oilfield manufacturing process and link objects is acquired through utilization of various kinds of sensors. The data is transmitted to control center by wired or wireless modes. After the acquired data through sensors is processed at control center, the detection object is under real time feedback and control according to the analysis result. With further development of oilfield exploration, the digital oilfield will be pushed to the direction of more intelligent development. The IoT has more wide development space.

internet of things; digital oilfield; sensor; wireless communication

江蘇省產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新資金項(xiàng)目(BY2012097,BY2013024)。

萬(wàn)軍(1978—)，男，漢族，博士，主要從事復(fù)雜系統(tǒng)的建?？刂婆c仿真、物聯(lián)網(wǎng)的研究，任講師。

TP311

A

1007-7324(2015)01-0001-04

稿件收到日期： 2015-01-04。