物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油田開發(fā)行業(yè)中的應(yīng)用

宋遙

【摘 要】近年來，隨著油田開發(fā)行業(yè)的不斷發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的日新月異，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)不能滿足企業(yè)的日常需求，本文介紹了物聯(lián)網(wǎng)在油田開發(fā)行業(yè)的主要應(yīng)用技術(shù)，分析了物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用中遇到的問題，詳細(xì)闡述了物聯(lián)網(wǎng)在油田開發(fā)行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；傳感器；通信技術(shù)；油田開發(fā)；的應(yīng)用

一、物聯(lián)網(wǎng)在油田開發(fā)行業(yè)的主要應(yīng)用技術(shù)

（一）傳感器技術(shù)

在油田的物聯(lián)網(wǎng)建立和完善的過程中，數(shù)字油田要得到一些數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)都是在油井、接轉(zhuǎn)站、注水站、配水間等位置且通常是電流的一些數(shù)據(jù)。油田員工應(yīng)該需要實(shí)時(shí)掌握罐內(nèi)的液位、流量、可燃?xì)怏w體積分?jǐn)?shù)等相關(guān)的信息。傳感器應(yīng)該安裝在油田作業(yè)過程里相關(guān)的設(shè)備上，這樣就會(huì)組成物聯(lián)網(wǎng)在油田中的節(jié)點(diǎn)裝置。傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)在油田中的主要技術(shù)，目前也在努力地向一體化還有耗能低的方向進(jìn)步和發(fā)展。一體化的無線傳感器是最近出現(xiàn)的新型的技術(shù)先進(jìn)的傳感器，它是把加速度還有載荷傳感器結(jié)合成一體獲得的位移，再經(jīng)過數(shù)字的濾波得到精確的油井載荷的相關(guān)數(shù)據(jù)。低功耗表現(xiàn)在石油的開發(fā)與輸送，常常是在偏遠(yuǎn)的地方，是在無法供電的地方使用微功耗的計(jì)算技術(shù)，利用電池的供電儀表去計(jì)算油的量值，這對(duì)油田開發(fā)生產(chǎn)具有十分重要的意義。

（二）數(shù)據(jù)的通信技術(shù)（GPRS技術(shù)）

一般情況下，物聯(lián)網(wǎng)在油田的傳輸過程中使用的數(shù)據(jù)通信技術(shù)是GPRS技術(shù)。GPRS是在GSM基礎(chǔ)上發(fā)展起來的模擬分組互換的數(shù)據(jù)傳輸模式，用戶不需要使用電路的交換系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的資源就可以單獨(dú)完成。這樣就會(huì)提供了高效的和成本低的無線數(shù)據(jù)服務(wù)，它主要適用在突發(fā)性的和頻繁性的相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸上，當(dāng)然在一定的條件下也可以適合于大數(shù)據(jù)信息量的傳輸和處理。

使用GPRS通信技術(shù)的油田開發(fā)測(cè)控系統(tǒng)，將會(huì)便捷地為油田構(gòu)建遠(yuǎn)程的監(jiān)控體系，保證數(shù)據(jù)的采集、接收和處理控制等功能。這個(gè)系統(tǒng)是以GPRS的移動(dòng)通信網(wǎng)作為主要的數(shù)據(jù)傳輸通道，在每個(gè)數(shù)據(jù)采集的單元中，裝有GPRS無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)的遠(yuǎn)程控制終端會(huì)在控制的核心區(qū)經(jīng)過專線進(jìn)行設(shè)備的數(shù)據(jù)收集整理，收集整理的數(shù)據(jù)將會(huì)自動(dòng)地進(jìn)入控制中心。

二、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用中遇到的問題

（一）物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的技術(shù)問題

（1）目前物聯(lián)網(wǎng)在行業(yè)應(yīng)用內(nèi)都是“閉環(huán)”應(yīng)用，局限在有限的范圍內(nèi)，相互之間的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范不同，協(xié)議和體系也各異，信息也難以共享，無法形成完整的應(yīng)用體系，物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)無法體現(xiàn)。只有打破信息壁壘，制定統(tǒng)一的應(yīng)用環(huán)境，才能形成不同領(lǐng)域、行業(yè)和企業(yè)之間的“開環(huán)”應(yīng)用。

（2）突破物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈在行業(yè)應(yīng)用內(nèi)共性技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)中間技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)研究，技術(shù)研發(fā)過程要以應(yīng)用帶動(dòng)開發(fā)，吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，自主創(chuàng)新技術(shù)，形成符合國(guó)內(nèi)特色的物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)。

（3）建設(shè)統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)、穩(wěn)定的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用集成環(huán)境，對(duì)下接入多種行業(yè)終端，對(duì)上支持多種行業(yè)應(yīng)用，把各種垂直的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用整合成一個(gè)扁平的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)體系，由此帶動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的發(fā)展。

（二）物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的安全性問題

由于物聯(lián)網(wǎng)的高科技技術(shù)的應(yīng)用，致使整個(gè)系統(tǒng)存在著一個(gè)嚴(yán)重的問題就是工作人員數(shù)量的缺少，缺少了人員的管理活動(dòng)，必然會(huì)增加倉儲(chǔ)管理中物品的遺失和損壞率。感知節(jié)點(diǎn)作為物流網(wǎng)技術(shù)的發(fā)揮作用的主要載體，必須受到嚴(yán)格的防護(hù)，一旦被蓄意破壞或者遭惡劣的氣候環(huán)境的影響，都會(huì)給信息的傳輸帶來不便。一般情況下，感知節(jié)點(diǎn)的操作均依靠其自身所帶的電池供電，它的通信能力、存儲(chǔ)能力、計(jì)算能力會(huì)受到節(jié)點(diǎn)自身所帶能源的限制，從而無法設(shè)計(jì)出復(fù)雜的安全協(xié)議，因而也無法擁有較為復(fù)雜的安全保護(hù)能力。

三、物聯(lián)網(wǎng)在油田開發(fā)行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景

如上所述，物聯(lián)網(wǎng)在石油行業(yè)的具體應(yīng)用中也存在一些問題，比如：物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)的缺乏；行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)即接口技術(shù)與數(shù)據(jù)模型的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一；整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈條的發(fā)展不完善等問題，造成企業(yè)推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)費(fèi)用高，建成后短期內(nèi)不能獲得收益，需要較長(zhǎng)時(shí)間才能體現(xiàn)企業(yè)的收益等問題，諸如此類的問題都制約了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油田開發(fā)行業(yè)的發(fā)展步伐，但油田開發(fā)行業(yè)不能因噎廢食，要看到物聯(lián)網(wǎng)良好的應(yīng)用前景。

（一）物聯(lián)網(wǎng)在物探中的應(yīng)用

石油勘探中常常使用到的地震儀在整個(gè)勘探的過程中十分重要，因?yàn)槠渥陨矸浅１恐兀碧接滞窃谝巴庾鳂I(yè)，所以，運(yùn)輸、使用以及維護(hù)的成本都較高，但是利用物聯(lián)網(wǎng)的無線傳感技術(shù)就可以有效減低成本、提高可靠性還能實(shí)時(shí)信號(hào)采集分析，將潛在的安全隱患和威脅操作解決在萌芽狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，優(yōu)化勘探過程，減少各種事故。

（二）物聯(lián)網(wǎng)在石油生產(chǎn)中的應(yīng)用

油氣井生產(chǎn)設(shè)備、增壓站、集氣站、以及聯(lián)合站、接轉(zhuǎn)站、注水站、凈化站等，在地理位置上比較分散，所以，這些設(shè)施和設(shè)備處理數(shù)據(jù)的質(zhì)量直接關(guān)系到產(chǎn)量及安全。目前，設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)很多還是通過人工檢查，測(cè)量和計(jì)算生產(chǎn)數(shù)據(jù)。在這種情況下，操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度影響了監(jiān)測(cè)設(shè)備和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，也存在風(fēng)險(xiǎn)。油田在生產(chǎn)的過程中有大量的數(shù)據(jù)需要遠(yuǎn)程傳輸，使用現(xiàn)行的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的成本較高，但是可以采用無線傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)監(jiān)控技術(shù)可以把采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳回生產(chǎn)管理中心，管理人員可以遠(yuǎn)程對(duì)生產(chǎn)的過程進(jìn)行檢測(cè)與管理，這樣就降低生產(chǎn)成本、提高了效率、及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)。

（三）物聯(lián)網(wǎng)在油氣集輸管線監(jiān)測(cè)與檢測(cè)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的方法是使用人工檢查管理，缺點(diǎn)是人力浪費(fèi)和檢查疏漏較多，問題沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)。目前改進(jìn)的管道監(jiān)控方式是在管道的某一時(shí)刻布置傳感器，然后通過有線模式連接，通過采集負(fù)壓波和其他信號(hào)來檢測(cè)泄漏，但是這種方法成本高、易損壞。而采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來進(jìn)行管道泄漏檢測(cè)，比如：采用光纖監(jiān)測(cè)、負(fù)壓波法、次聲波法等泄露監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行管線泄露報(bào)警與定位，監(jiān)控中心可以及時(shí)將管道遠(yuǎn)程關(guān)斷，減少因?yàn)樾孤懂a(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失以及安全事故。

（四）物聯(lián)網(wǎng)在石油產(chǎn)品銷售中的應(yīng)用

當(dāng)石油產(chǎn)品銷售給客戶以后，為了幫助企業(yè)更好地獲取關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，可以使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的RFID標(biāo)簽和讀寫器實(shí)時(shí)監(jiān)控組件從生產(chǎn)車間到各種測(cè)試環(huán)節(jié)。RFID讀寫器可以識(shí)別產(chǎn)品的趨勢(shì)，通過實(shí)時(shí)檢測(cè)來收集數(shù)據(jù)。

（五）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建數(shù)字化油田

數(shù)字化油田是實(shí)際油田的虛擬表示，能夠匯集該油田的自然和人文信息，人們可以對(duì)該虛擬體進(jìn)行探查和互動(dòng)。油田生產(chǎn)信息和地理信息息息相關(guān)，通過信息、基礎(chǔ)建設(shè)，提高企業(yè)對(duì)外部各種關(guān)鍵信息及時(shí)獲取、快速反應(yīng)的能力，同時(shí)，通過企業(yè)信息化和數(shù)字化油田的建設(shè)，改善區(qū)域內(nèi)部信息溝通、數(shù)據(jù)整合能力。數(shù)字化油田的核心是為石油企業(yè)建立數(shù)據(jù)和信息資產(chǎn)的共享機(jī)制和管理體系，面對(duì)石油勘探、開發(fā)、地面建設(shè)、儲(chǔ)運(yùn)銷售以及企業(yè)管理等各生產(chǎn)環(huán)節(jié)，建立多專業(yè)的綜合數(shù)據(jù)體系，并與各專業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行高度融合。在建立油田生產(chǎn)和管理流程優(yōu)化應(yīng)用模型的基礎(chǔ)上，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)可視化和多維表達(dá)，并且通過智能化分析模型，為企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理提供良好的信息支撐環(huán)境。

四、結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油田開發(fā)行業(yè)的應(yīng)用尚處于起步階段，各項(xiàng)技術(shù)在不斷發(fā)展進(jìn)步，油田依托國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀，結(jié)合自身信息建設(shè)實(shí)際在逐步推進(jìn)信息系統(tǒng)建設(shè)，如果物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用于油田的生產(chǎn)，可以加強(qiáng)油田各機(jī)關(guān)、采油廠、工程建設(shè)、物資供應(yīng)部門、研究院、技術(shù)監(jiān)督與測(cè)試部門、維修廠等單位的協(xié)同工作能力，提高油田生產(chǎn)效率，提高油田信息化管理水平，更好地滿足油田各部門的需求。

【參考文獻(xiàn)】

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