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)用分析

王浩宇

（大慶油田信息技術(shù)公司物聯(lián)網(wǎng)分公司，黑龍江 大慶 163000）

隨著信息技術(shù)的進(jìn)步，大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油田范圍內(nèi)得到了大量的應(yīng)用。油氣資源價(jià)格的低迷對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)造成了很大的影響，很多企業(yè)都尋找一種可以節(jié)省開采成本、安全有效提高油氣產(chǎn)量的辦法，大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以使油田企業(yè)的管理環(huán)節(jié)更加透明，實(shí)現(xiàn)智能化、科學(xué)化的管理，促進(jìn)油田企業(yè)向著信息化方向發(fā)展。

1 物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是利用全球定位系統(tǒng)、傳感裝置和射頻識(shí)別技術(shù)等數(shù)據(jù)采集傳感裝置，依據(jù)數(shù)據(jù)通信協(xié)議，獲取到需要采集物體數(shù)據(jù)，利用通信網(wǎng)絡(luò)端口完成接入，實(shí)現(xiàn)物體之間、物體與管理人員的數(shù)據(jù)連接，可以對(duì)物體以及生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別和感知，進(jìn)行全程的監(jiān)控和管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)利用數(shù)量眾多的傳感裝置、射頻識(shí)別裝置對(duì)生活和工作的多種物品信息進(jìn)行采集，通過(guò)這些傳感裝置可以得到物體的實(shí)際狀態(tài)，從獲取到數(shù)據(jù)對(duì)世界進(jìn)行了解。

2 智慧油田解決方案

國(guó)內(nèi)很多油田都在嘗試和探索采用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)來(lái)組建智慧油田系統(tǒng)，對(duì)油田物體進(jìn)行系統(tǒng)全面的識(shí)別和感知，利用智能化管理辦法來(lái)創(chuàng)建新型的油田生產(chǎn)管理模式。當(dāng)前，某油田把采油廠當(dāng)作智慧油田實(shí)踐基地，不斷摸索和建立全天侯的監(jiān)測(cè)控制、無(wú)人值守操控、重點(diǎn)部位的巡視、組織運(yùn)維、層級(jí)簡(jiǎn)化的新型油田管理新方式，創(chuàng)新智能化大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺(tái)，為高層進(jìn)行決策提供數(shù)據(jù)支持，對(duì)油田的生產(chǎn)運(yùn)維實(shí)現(xiàn)全生命周期管理。

2．1 油氣資源生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)

油氣資源生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)建設(shè)是對(duì)井場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，進(jìn)行智能化視頻監(jiān)控，從而對(duì)油、水井、中轉(zhuǎn)站和計(jì)量站、集輸管線實(shí)現(xiàn)全覆蓋、天過(guò)程、全天侯的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)油、水井現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況的自動(dòng)感知，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，對(duì)于安全生產(chǎn)的重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行巡查，提高油氣資源的生產(chǎn)效率。對(duì)于生產(chǎn)相關(guān)的作業(yè)人員、開采設(shè)備和自動(dòng)化儀表進(jìn)行科學(xué)管理，建立起生產(chǎn)綜合化管理平臺(tái)，使管理層級(jí)得到科學(xué)化的精減，采用信息化的手段和高新技術(shù)提高管理效率。當(dāng)前，該采油廠組建的生產(chǎn)大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩千口的油、水井運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的數(shù)字化油田，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)量監(jiān)控，可以全天侯的對(duì)中轉(zhuǎn)站、計(jì)量間等實(shí)現(xiàn)可現(xiàn)化的視頻監(jiān)控，運(yùn)行數(shù)據(jù)可以自動(dòng)錄入到服務(wù)器中，對(duì)采油設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，自動(dòng)形成數(shù)據(jù)報(bào)表，在遠(yuǎn)程條件下可以大批量的對(duì)油、水井進(jìn)行啟停控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)油、水井的自動(dòng)巡查等相關(guān)操作和管理。

2．2 數(shù)字化井場(chǎng)

可以對(duì)油、水井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安裝智能測(cè)量控制柜、井下壓力和溫度等傳感裝置，對(duì)油、水井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集，可以對(duì)抽油機(jī)、螺桿泵等舉升裝置實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，可以根據(jù)采油作業(yè)的實(shí)際需要對(duì)運(yùn)行頻率的調(diào)節(jié)。井場(chǎng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以通過(guò)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給監(jiān)測(cè)中心以進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和分析，對(duì)油、水井實(shí)現(xiàn)全天侯、全過(guò)程的監(jiān)控，達(dá)到井場(chǎng)無(wú)人值守功能，對(duì)井場(chǎng)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行定期的巡檢。油、水井智能測(cè)量控制柜可以對(duì)抽油機(jī)的示功圖、抽油桿的實(shí)際載荷、井口的回壓和溫度、運(yùn)行電流和電壓值、有功和無(wú)功功率、上下沖程最高電流值、每天的用電量、沖程沖次和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)等信息進(jìn)行采集，在遠(yuǎn)程條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行啟?？刂?。除此之外，油、水井場(chǎng)內(nèi)還應(yīng)該安裝視頻監(jiān)控裝置，在監(jiān)控桿上設(shè)置紅外攝像機(jī)和無(wú)線信號(hào)發(fā)送裝置，對(duì)油、水井場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行視頻采集，通過(guò)視頻服務(wù)器來(lái)對(duì)井場(chǎng)視頻裝置控制。

2．3 利用數(shù)據(jù)技術(shù)保證油田實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)目標(biāo)

在油氣資源開發(fā)利用過(guò)程中，需要利用大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行和油氣資源的具體情況進(jìn)行了解，對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和運(yùn)用，可以保證決策具有很好的針對(duì)性，有利于保證油氣資源的穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)。某油田從生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的分析，策劃和組織智慧油田的建設(shè)。利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改變?cè)瓉?lái)的構(gòu)建層級(jí)，用數(shù)據(jù)信息作為主要技術(shù)手段進(jìn)行智慧油田的設(shè)計(jì)和規(guī)劃。創(chuàng)建滿足油田生產(chǎn)需求、進(jìn)行資源優(yōu)化配置的新型智慧油田，對(duì)整個(gè)油田的生產(chǎn)運(yùn)行信息進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)用和優(yōu)化，形成集中而統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，主要的內(nèi)容有：（1）利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)油、水井、中轉(zhuǎn)站和計(jì)量間、油庫(kù)等進(jìn)行及實(shí)時(shí)監(jiān)控。（2）油田大數(shù)據(jù)采集、云數(shù)據(jù)計(jì)算處理中心建設(shè)。（3）移動(dòng)數(shù)據(jù)處理、油田生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理平臺(tái)建設(shè)。（4）云計(jì)算和數(shù)據(jù)處理平臺(tái)建設(shè)。

3 智慧油田功能設(shè)計(jì)

（1）對(duì)油田企業(yè)采油生產(chǎn)進(jìn)行全程監(jiān)控。油田企業(yè)的采油生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)分為油、水井和站場(chǎng)兩類，利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)油、水井的無(wú)人值守，而對(duì)于各種站場(chǎng)，包括聯(lián)合站、計(jì)量站、注水站、增壓站等，利用有人值守的工作方式。智慧油田控制系統(tǒng)則根據(jù)生產(chǎn)的需求來(lái)定制可視化的監(jiān)控畫面，可以準(zhǔn)確、生動(dòng)的體現(xiàn)出實(shí)際的采油生產(chǎn)流程情況，對(duì)油、水井現(xiàn)場(chǎng)和站場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控。

（2）生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集和通訊。對(duì)于潛油電泵井、抽油機(jī)井、集輸管線、轉(zhuǎn)油站和輸油站等生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的通訊傳輸線路傳遞給監(jiān)控平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，可以對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新，并具備數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能。

（3）自動(dòng)配水和智能流量計(jì)量。在配水站內(nèi)設(shè)置智能流量計(jì)，可以對(duì)每個(gè)注水井的流量、溫度和壓力信息進(jìn)行采集，把獲取到信號(hào)輸送到數(shù)據(jù)終端控制躊躇，再經(jīng)過(guò)光纜傳遞給監(jiān)控中心，從而對(duì)采油廠的配水情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

（4）功圖自動(dòng)量油功能。從每天的油井示功圖以及采油泵的理論舉升進(jìn)行分析計(jì)算，可以計(jì)算出每口油井每天的實(shí)際采液量，從油液的含水率以及石油的密度，則可以推算出油井的實(shí)際采油量。

（5）對(duì)油井的實(shí)際工況進(jìn)行診斷。從油井獲取到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析判斷，從而對(duì)存在的故障進(jìn)行自動(dòng)的診斷，把油井的異常情況及時(shí)報(bào)告給相應(yīng)的管理人員。比如，抽油桿斷裂、皮帶斷落或三者不平衡現(xiàn)象進(jìn)行診斷。

（6）抽油機(jī)井優(yōu)化分析。從油、水井生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過(guò)處理和分析之后形成優(yōu)化的控制參數(shù)，對(duì)抽油機(jī)裝置進(jìn)行優(yōu)化，從而提高開采效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

（7）油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和報(bào)表功能。可以對(duì)油田生產(chǎn)運(yùn)行的海量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行壓縮處理，從而完成對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。對(duì)重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以生成的各類數(shù)據(jù)報(bào)表，可以為管理人員提供有價(jià)值的參考信息，為決定采用何種增產(chǎn)手段提供依據(jù)，同時(shí)還具有報(bào)表打印功能。

（8）智能報(bào)警功能。智慧油田建設(shè)的相應(yīng)區(qū)塊還應(yīng)該設(shè)置專門的報(bào)警服務(wù)器，可以對(duì)管轄范圍內(nèi)的異常運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警，主要有站控系統(tǒng)的報(bào)警、油井的SOE報(bào)警，可以和視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行的需要可以調(diào)用生產(chǎn)監(jiān)控畫面，并通過(guò)視頻管理系統(tǒng)發(fā)出語(yǔ)音指令。

（9）應(yīng)急保障功能。對(duì)油田生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并制定相應(yīng)的應(yīng)急處置方案，確定好應(yīng)急組織機(jī)構(gòu)和相關(guān)人員，建立應(yīng)急指揮中心，如果出現(xiàn)緊急情況可以啟用應(yīng)急預(yù)案，保證可以在第一時(shí)間對(duì)緊急情況進(jìn)行處理。

（10）智能巡井功能?？梢远〞r(shí)對(duì)油井的實(shí)際情況進(jìn)行巡查，也可以用手動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)電子巡井，對(duì)油、水井的生產(chǎn)運(yùn)行情況進(jìn)行巡回檢查，及時(shí)了解和掌握實(shí)際情況，對(duì)巡查時(shí)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)處理。

4 利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)促進(jìn)智慧油田實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)

數(shù)據(jù)是進(jìn)行決策分析的基礎(chǔ)，油田企業(yè)在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)形成大量的數(shù)據(jù)信息，采用何種處理辦法實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的高效、安全利用，是擺在油田企業(yè)面前的一道急需解決的問(wèn)題。和傳統(tǒng)閏烽進(jìn)行比較來(lái)看，油田相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈很長(zhǎng)，從油氣資源的勘探開發(fā)、運(yùn)輸、化工和工程建筑等多個(gè)領(lǐng)域。與此同時(shí)，油田企業(yè)的數(shù)據(jù)源建設(shè)、運(yùn)行數(shù)據(jù)信息采集，對(duì)企業(yè)的信息技術(shù)提出更高的要求。運(yùn)行數(shù)據(jù)的可視化應(yīng)該從滿足企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的實(shí)際需求進(jìn)行構(gòu)建。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是進(jìn)行智慧油田建設(shè)的根本，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以形成海量的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，而大數(shù)據(jù)則來(lái)自于物聯(lián)網(wǎng)在油田企業(yè)的應(yīng)用，智慧油田的實(shí)際運(yùn)行情況可以通過(guò)大數(shù)據(jù)直觀反應(yīng)出來(lái)，大數(shù)據(jù)技術(shù)必然會(huì)有效推進(jìn)智慧油田不斷向前發(fā)展。大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油田的推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了IT技術(shù)和油田業(yè)務(wù)的深度融合。