物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字化油田建設(shè)中的應(yīng)用

程有為 中國石油冀東油田公司信息中心

物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字化油田建設(shè)中的應(yīng)用

程有為 中國石油冀東油田公司信息中心

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，是近年來的一大熱點(diǎn)，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，其已廣泛應(yīng)用在數(shù)字化油田建設(shè)中，為進(jìn)一步推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字化油田建設(shè)中的應(yīng)用，本文探討了物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字化油田生產(chǎn)過程中的具體應(yīng)用及應(yīng)用效果，旨在于供行內(nèi)同事交流探討。

物聯(lián)網(wǎng) 數(shù)字化油田 應(yīng)用及效果

按照國家“兩化”（即：信息化與工業(yè)化）融合的戰(zhàn)略方針，各油田企業(yè)也嚴(yán)格按照集團(tuán)公司制定的信息化總體規(guī)劃和措施辦法，并根據(jù)各自情況，積極實(shí)施了用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建數(shù)字化油田，大大提高了油田的開發(fā)和建設(shè)水平，成為油田企業(yè)信息化建設(shè)最為有效的途徑。

1 物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)理論概述

物聯(lián)網(wǎng)，簡單的講，就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。它是目前新一代信息技術(shù)的重要組成部分，包含有兩層意思：一層指其以互聯(lián)網(wǎng)為核心基礎(chǔ)，是在此基礎(chǔ)上延伸擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；二層利用射頻自動(dòng)識(shí)別等技術(shù)，延伸擴(kuò)展到物品間實(shí)現(xiàn)物的信息互聯(lián)共享。

在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上，通過射頻識(shí)別和數(shù)據(jù)通信方法，將不同事物聯(lián)系起來，這就是物聯(lián)網(wǎng)，從此不同物品之間產(chǎn)生了聯(lián)系。具體來說是指，在射頻自動(dòng)識(shí)別（RFID）的技術(shù)指引下，利用網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息進(jìn)行自主辨別和共享。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將物聯(lián)網(wǎng)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，感知層主要是進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集；網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行數(shù)據(jù)的整合和傳送；應(yīng)用層是實(shí)現(xiàn)智能化功能。

2 物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字化油田的具體應(yīng)用及目前應(yīng)用效果

結(jié)合數(shù)字化油田的自身情況，以及物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)劃分，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字化油田的應(yīng)用及作用，將其對(duì)應(yīng)劃分為三個(gè)層次，即井場感知層、數(shù)據(jù)傳輸層和管理服務(wù)層。

2.1 前端(也稱之為井場感知層)

井場感知層可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的感知、傳輸以及基本生產(chǎn)單元站控功能。大部分石油區(qū)域離市區(qū)比較遠(yuǎn)，其地域特征為分布范圍廣、分布點(diǎn)多，而且石油區(qū)域的環(huán)境往往比較敏感，生存環(huán)境不好。根據(jù)這些環(huán)境特征，將數(shù)字化油田建設(shè)的關(guān)鍵和基礎(chǔ)確定為現(xiàn)場單井、站、管線等基本生產(chǎn)單元。在實(shí)施過程中，結(jié)合石油企業(yè)油井、水井、站點(diǎn)、管線的特點(diǎn)，根據(jù)設(shè)備智能化的發(fā)展方向，進(jìn)行底層嵌入式技術(shù)的開發(fā)，其中，安裝了壓力變送器、GPS、溫度變動(dòng)器和載荷位移傳感器等硬件設(shè)施，用來感知和實(shí)時(shí)采集相關(guān)數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生了數(shù)據(jù)源，為后端的應(yīng)用層系統(tǒng)工作奠定了基礎(chǔ)。

2.2 中端(也稱之為數(shù)據(jù)傳輸層)

它是井場連接生產(chǎn)調(diào)度數(shù)據(jù)中心的橋梁，其將以井場各采集模塊采集壓縮后的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及相應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，通過無線網(wǎng)橋、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和無線傳感網(wǎng)等相結(jié)合的方式，完成井場視頻、生產(chǎn)的數(shù)據(jù)的傳輸，通過后端服務(wù)器即可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)和視頻的解碼與顯示等。在這要說明一點(diǎn)是，數(shù)據(jù)傳輸層的無線有線可靈活組網(wǎng)，前提以低成本、高效率為原則，目前，主要的組網(wǎng)方式有無線網(wǎng)橋，其通信距離在可達(dá)20km，并且可支持多種應(yīng)用模式。其又分采用微波傳輸機(jī)制的路型網(wǎng)橋，采用IP傳輸機(jī)制的數(shù)據(jù)型網(wǎng)橋兩類，通常情況下，高產(chǎn)井井場處：可采用數(shù)據(jù)型網(wǎng)橋，在井場現(xiàn)場可考慮點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和對(duì)多點(diǎn)及中繼點(diǎn)等組網(wǎng)方式。中低產(chǎn)井場，可采用無線傳感網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式，通過自組織和多跳形式，各類傳感器匯聚于基站，將生產(chǎn)視頻數(shù)據(jù)傳輸至生產(chǎn)調(diào)度中心。

2.3 后端(也稱之為管理服務(wù)層)

管理服務(wù)層是一種多學(xué)科的、綜合性的集成化平臺(tái)，其中以生產(chǎn)管理重點(diǎn)。將數(shù)據(jù)流和業(yè)務(wù)流進(jìn)行統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)不同學(xué)科、不同部門間的信息傳輸，以及不同軟件之間一體化。通過集成環(huán)境下的生產(chǎn)數(shù)據(jù)研究，從而促進(jìn)油田的生產(chǎn)和開發(fā)。

從而對(duì)油田生產(chǎn)動(dòng)態(tài)進(jìn)行優(yōu)化與及時(shí)調(diào)整，提高數(shù)字化油田開發(fā)決策管理的科學(xué)性。其中，要對(duì)海量數(shù)據(jù)的讀取處理，需示功圖分析軟件，根據(jù)采集的示功圖數(shù)據(jù)，通過相關(guān)油井參數(shù)，計(jì)算出單井的日產(chǎn)液量，并對(duì)抽油泵工作狀態(tài)做出準(zhǔn)確分析；數(shù)據(jù)庫軟件，幫助建立油井示功圖、日產(chǎn)液量、抽油機(jī)等多個(gè)數(shù)據(jù)表，通過視頻監(jiān)控軟件來進(jìn)行視頻實(shí)時(shí)顯示回放控制等動(dòng)作。

2.4 應(yīng)用效果

①實(shí)現(xiàn)了電子巡井，能夠通過遠(yuǎn)程，讀取采集每一口井各項(xiàng)參數(shù)，還包括遠(yuǎn)程工況診斷、抽油機(jī)遠(yuǎn)程啟停等。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)視和生產(chǎn)異常預(yù)警提醒、智能報(bào)警，及時(shí)制止了井場內(nèi)工作人員的違規(guī)操作和車輛違規(guī)出入井場等，防止盜油事件發(fā)生，改變井站傳統(tǒng)管理方式，為無人值守創(chuàng)造條件，提高了生產(chǎn)效率。

②進(jìn)一步優(yōu)化簡化了生產(chǎn)流程，實(shí)現(xiàn)了扁平化管理，減少勞動(dòng)用工，提高了管理效率。連續(xù)的產(chǎn)量數(shù)據(jù)，也可以提供給管理人員，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 結(jié)束語

石油企業(yè)要求多種學(xué)科、不同專業(yè)的人才與技術(shù)相互配合。物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字油田建設(shè)的應(yīng)用，將生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)緊密連接了起來，不但能促進(jìn)不同部門的員工互相配合，將生產(chǎn)過程中的各個(gè)步驟相結(jié)合，而且可以將業(yè)務(wù)與技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，促進(jìn)油田的生產(chǎn)經(jīng)營管理，擴(kuò)展石油勘探業(yè)務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，加快了油田建設(shè)的步伐，使數(shù)字化油田的建設(shè)逐漸趨于智能化。

[1]曾韜.物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字油田的應(yīng)用[J].電信科學(xué),2010,26(4)

[2]趙海霞.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析與發(fā)展探討[J].中國西部科技,2010,09