大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧油田建設(shè)中的應(yīng)用

于振山，孫 茜，張 躍

（1.華北石油通信公司，河北 任丘 062550；2.太極計(jì)算機(jī)股份有限公司，北京 100000）

大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧油田建設(shè)中的應(yīng)用

于振山1，孫 茜1，張 躍2

（1.華北石油通信公司，河北 任丘 062550；2.太極計(jì)算機(jī)股份有限公司，北京 100000）

智慧油田是在數(shù)字油田的基礎(chǔ)上，以智能科學(xué)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)而構(gòu)建的新一代信息系統(tǒng)架構(gòu)及智能決策平臺(tái)，其目的是降低成本，安全、環(huán)保地提升油氣產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)勘探開發(fā)、油氣生產(chǎn)、資產(chǎn)管理、流程再造等環(huán)節(jié)的科學(xué)化、透明化及智能化。目前，石油石化行業(yè)的信息化建設(shè)不斷突破創(chuàng)新，涉及石油勘探、儲(chǔ)運(yùn)、數(shù)據(jù)管理等不同層面，隨著技術(shù)和理念的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，助力企業(yè)決策，突圍“信息孤島”，逐漸上升為各石油石化企業(yè)乃至整個(gè)行業(yè)的戰(zhàn)略問題。

大數(shù)據(jù)；物聯(lián)網(wǎng)；智慧油田

1　物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是通過傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)等信息傳感設(shè)備，按照協(xié)議，采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的信息，通過各種可能的網(wǎng)絡(luò)接入，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物品和過程的智能化感知、識(shí)別跟蹤、監(jiān)控和管理。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的逐步發(fā)展與應(yīng)用，大量傳感器、RFID被廣泛應(yīng)用到生活中的各種物品當(dāng)中，這使人們認(rèn)識(shí)到世界的本質(zhì)就是數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)也將逐漸徹底地改變世界。大數(shù)據(jù)是指無法在一定時(shí)間內(nèi)用常規(guī)軟件工具對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行抓取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的海量數(shù)據(jù)加以分析及利用，“大數(shù)據(jù)”是必不可少的一項(xiàng)技術(shù)。

2　華北油田智慧油田建設(shè)

華北油田公司積極探索利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、下一代互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)構(gòu)建智慧油田，通過全面感知和深入的智能化改變現(xiàn)行的生產(chǎn)管理方式。目前，華北油田已把二連油田作為智慧油田建設(shè)示范基地，探索建立“無人值守、全天監(jiān)控、組織運(yùn)維、重點(diǎn)巡視、安全平穩(wěn)、層級(jí)簡化”的高寒油田管理新模式；把山西煤層氣作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范區(qū)，搭建智能技術(shù)平臺(tái)，提供決策支持，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)全生命周期管理。

2.1油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)

油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)是通過部署井場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制、智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類生產(chǎn)井、站、管線的全過程、全天候、全業(yè)務(wù)、全覆蓋，達(dá)到對(duì)井場(chǎng)自動(dòng)感知、無人值守、重點(diǎn)巡查、組織維修的效果，實(shí)現(xiàn)提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率和安全生產(chǎn)的目標(biāo)；對(duì)參與油氣生產(chǎn)的各類資源（人員、設(shè)備、儀表等）形成實(shí)時(shí)管控；構(gòu)建扁平化綜合管理平臺(tái)，減少管理層級(jí)，應(yīng)用先進(jìn)、綜合技術(shù)手段提高管理實(shí)效。

目前，華北油田油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)已建成了近2 000口油井的數(shù)字油田；在山西晉城成功建成了我國第一個(gè)數(shù)字化、規(guī)?；簩託馓?；在長慶蘇里格氣田建成了新一代天然氣生產(chǎn)自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程24小時(shí)不間斷對(duì)各類井站進(jìn)行可視化監(jiān)控、生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)錄入、遠(yuǎn)程設(shè)備控制、報(bào)表自動(dòng)生成、遠(yuǎn)程批量啟停單井、自動(dòng)巡井等一系列操作及管理。

2.2.數(shù)字化井場(chǎng)

在井口部署單井綜合測(cè)控柜和壓力、溫度等多種傳感器，實(shí)現(xiàn)單井生產(chǎn)參數(shù)的采集以及對(duì)抽油機(jī)的遠(yuǎn)程啟停及變頻控制，如圖1所示。井場(chǎng)所有數(shù)據(jù)上傳至中心控制室的采集服務(wù)器顯示、存儲(chǔ)及應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)單井生產(chǎn)全過程、全天候的遠(yuǎn)程管理，實(shí)現(xiàn)無人值守，井場(chǎng)只需要定期巡檢。

單井綜合測(cè)控柜主要針對(duì)油井、氣井、水井等目標(biāo)實(shí)施智能監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制。本產(chǎn)品主要實(shí)現(xiàn)油井采集示功圖、載荷、回壓、井口溫度、電流、電壓有效值、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、上下沖程最大電流值、上下沖程功率、平衡率、日用電量、累計(jì)電量、沖次、系統(tǒng)狀態(tài)與采集時(shí)間等數(shù)據(jù)；遠(yuǎn)程控制抽油機(jī)的啟停。

圖1　數(shù)字化井場(chǎng)

另外，在每座井場(chǎng)內(nèi)邊緣樹立監(jiān)控桿，桿上安裝紅外一體化攝像機(jī)和無線傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)井場(chǎng)視頻圖像的采集；監(jiān)控中心通過視頻服務(wù)器實(shí)現(xiàn)井場(chǎng)視頻圖像的遠(yuǎn)程監(jiān)視、管理、儲(chǔ)存和控制，如圖2所示。

2.3從數(shù)據(jù)下手，確保穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)

對(duì)石油行業(yè)來說，對(duì)油氣資源的認(rèn)識(shí)和掌握主要通過大量的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)，通過對(duì)數(shù)據(jù)的挖掘和應(yīng)用，可以提高決策的準(zhǔn)確性和全面性，實(shí)現(xiàn)新的油氣增產(chǎn)。

華北油田從數(shù)據(jù)入手，全面審視、思考和規(guī)劃油田信息化建設(shè)；從數(shù)據(jù)出發(fā)，突破傳統(tǒng)的“硬件網(wǎng)絡(luò)-數(shù)據(jù)-軟件”層次，以數(shù)據(jù)為主綱，考慮信息化的規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施。建設(shè)滿足油田需求、優(yōu)化信息資源配置的新時(shí)期智慧油田，實(shí)現(xiàn)全油田大數(shù)據(jù)的大統(tǒng)籌、大優(yōu)化，建立集成統(tǒng)一的大平臺(tái)。主要包括以下內(nèi)容：①物聯(lián)網(wǎng)與油水井、站、庫等實(shí)時(shí)監(jiān)控；②大數(shù)據(jù)采集、處理、分析與云數(shù)據(jù)中心建設(shè)；③移動(dòng)計(jì)算與油田經(jīng)營管理平臺(tái)建設(shè)；④云計(jì)算與油田專業(yè)應(yīng)用軟件平臺(tái)建設(shè)。

圖2　井場(chǎng)視頻圖像監(jiān)控

3　以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技助推智慧油田建設(shè)

數(shù)據(jù)是兩化融合的基礎(chǔ)，石油石化企業(yè)擁有海量數(shù)據(jù)，如何安全、高效、綠色的存儲(chǔ)和使用數(shù)據(jù)，對(duì)石油石化行業(yè)而言是需要解決的一大難題。其次，數(shù)據(jù)源的建設(shè)也對(duì)石油石化行業(yè)形成了巨大挑戰(zhàn)。相比其他傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，石油石化行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈較長，涵蓋了采集、加工、運(yùn)輸、工程建筑等多個(gè)行業(yè)。同時(shí)，石油石化行業(yè)內(nèi)外部的數(shù)據(jù)源建設(shè)、數(shù)據(jù)采集，都對(duì)企業(yè)提出了很高的要求。另外，數(shù)據(jù)的可視化、符合行業(yè)企業(yè)發(fā)展需求的應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建，都是大數(shù)據(jù)在兩化融合應(yīng)用中所要面對(duì)的問題。

物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)與智慧油田三者之間的關(guān)系是：物聯(lián)網(wǎng)是智慧油田的基礎(chǔ)，物聯(lián)網(wǎng)是大數(shù)據(jù)產(chǎn)生的催化劑，大數(shù)據(jù)源于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用；智慧油田的衡量指標(biāo)由大數(shù)據(jù)來體現(xiàn)，大數(shù)據(jù)促進(jìn)智慧油田的發(fā)展。大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用是石油行業(yè)信息化深入、IT與業(yè)務(wù)深度融合的必然趨勢(shì)，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)全面優(yōu)化信息資源是智慧油田建設(shè)的必由之路。

主要參考文獻(xiàn)

［1］曹會(huì)智，李沛，劉俊杰，等.大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下裝備保障建設(shè)發(fā)展研究［J］.中國管理信息化，2014（17）.

［2］王愛民，劉伯樂，王國芬.華北油田在“物聯(lián)網(wǎng)”領(lǐng)域的探索和實(shí)踐［J］.中國信息界，2011（8）.

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.18.034

TP315

A

1673-0194（2016）18-0054-02

2016-08-20