油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字化油氣田中的構(gòu)建

朱奕帆 張輝

摘要：所謂物聯(lián)網(wǎng)就是石油天然氣工業(yè)在互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代的集成與綜合，這是工業(yè)化與信息化的完美體現(xiàn)。自進(jìn)入信息化互聯(lián)時(shí)代，各大油氣公司都致力于高速發(fā)展數(shù)字化，目前已逐步形成基于井場(chǎng)、站庫(kù)等油氣田生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集、參數(shù)優(yōu)化、調(diào)度決策等生產(chǎn)管理新型體系。在數(shù)子化基礎(chǔ)上著力發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。而這些技術(shù)的發(fā)展在油氣生產(chǎn)中的智能識(shí)別、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)應(yīng)用等方面將發(fā)揮重要作用。

本文從物聯(lián)網(wǎng)與數(shù)字化油氣田基本概念出發(fā)，研究分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字化油氣田與地面工程數(shù)字化相結(jié)合后構(gòu)建油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式及實(shí)施效果。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+;物聯(lián)網(wǎng);數(shù)字化;應(yīng)用;

一、物聯(lián)網(wǎng)概念

物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代下的新型產(chǎn)物，其含義就是物與物相連的互聯(lián)網(wǎng)。第一個(gè)層面就是物聯(lián)的核心基礎(chǔ)已然為互聯(lián)網(wǎng)，它是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸與擴(kuò)展;第二層面則是物聯(lián)網(wǎng)用戶端延伸或者或者擴(kuò)展與任何物品之間相互聯(lián)系，并且能夠進(jìn)行信息交流與通信。因此，物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)各，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物品進(jìn)行智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。[1]

二、油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)概述

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)油氣田井組、井區(qū)、計(jì)量、集輸、處理廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息在采氣生產(chǎn)指揮中心及生產(chǎn)集中控制中心的統(tǒng)一管理與控制調(diào)配的互聯(lián)技術(shù)就是油氣生產(chǎn)物聯(lián)系統(tǒng)，其主要技術(shù)特點(diǎn)有下面幾方面。

（1）應(yīng)用方面優(yōu)勢(shì)

油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具有信息數(shù)據(jù)集成化、信息數(shù)據(jù)共享化、數(shù)據(jù)安全可靠、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、支持跨區(qū)域跨部口決策等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。[2]

（2）物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成

物聯(lián)網(wǎng)的基本構(gòu)成主要有三層，第一層面為感知層、第二層面網(wǎng)絡(luò)層、第三層面應(yīng)用層。感知層面為物體的識(shí)別，信息的采集;網(wǎng)絡(luò)層面為傳遞傳輸感知層面的信息;應(yīng)用層面則為與生產(chǎn)需求的相結(jié)合，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的三層基本架構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、生產(chǎn)管理子系統(tǒng)三部分組成。

（3）總體部署

數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控子系統(tǒng)部署在井場(chǎng)、站場(chǎng)至作業(yè)區(qū)層級(jí)，對(duì)油氣生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)層的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能;數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)部署在井場(chǎng)、站場(chǎng)至作業(yè)區(qū)層級(jí)，實(shí)現(xiàn)井場(chǎng)、站場(chǎng)至作業(yè)區(qū)的有線數(shù)據(jù)通信和無線數(shù)據(jù)通信;生產(chǎn)管理子系統(tǒng)部署在油氣田以及集團(tuán)總部，滿足各級(jí)管理人員的油氣生產(chǎn)監(jiān)控、分析診斷、預(yù)測(cè)預(yù)警等需求。作業(yè)區(qū)以下建設(shè)生產(chǎn)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集和控制。

三、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)帶來的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)

（1）優(yōu)化生產(chǎn)管理模式

進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)管理模式，利用油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)可以進(jìn)一步改進(jìn)信息的采集、傳遞、控制及反饋的模式。這從根本上改變了經(jīng)驗(yàn)管理模式。將傳統(tǒng)的人工巡檢、手工控制及手動(dòng)信息處理改變?yōu)橹悄芑芾?、電子信息化、信息?shù)據(jù)自動(dòng)處理、實(shí)時(shí)匯報(bào)匯總，精確管理的新型生產(chǎn)模式。將前方分散、多級(jí)的管控方式，轉(zhuǎn)變?yōu)楹蠓缴a(chǎn)指揮中也的集中管控方式，極大提髙生產(chǎn)效率與管理水平。另一方面優(yōu)化了勞動(dòng)組織結(jié)構(gòu)，依據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)狀，將信息化與勞動(dòng)組織結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)管理流程優(yōu)化相結(jié)合，井站結(jié)合、多站合建成為可能，從而減少管理層級(jí)，完善勞動(dòng)組織架構(gòu);可以優(yōu)化一線員工布局，控制一線員工總量，從而把員工和設(shè)備的工作效率發(fā)揮到最佳水平。

（2）改善員工工作生活環(huán)境

油氣田是一個(gè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)屬于典型“點(diǎn)多面廣”狀況的能源生產(chǎn)單位，分布區(qū)域廣闊，覆蓋地區(qū)眾多。而且生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備多分布在條件惡劣的野外，所以人為破壞、設(shè)備故障、生產(chǎn)事故等生產(chǎn)安全問題比較難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，可能造成人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失，且不能有效預(yù)防和解決，只能在巡檢中發(fā)現(xiàn)。其生產(chǎn)管理工作，包括對(duì)設(shè)備日常維護(hù)比較困難，而且員工工作特別辛苦。通過油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，可以使員工集中工作、居住，將員工從駐井看護(hù)、井區(qū)巡檢、資料錄入等簡(jiǎn)單性、重復(fù)性工作中解脫出來，可大大改善員工工作生活環(huán)境質(zhì)量。同時(shí)，員工思想觀念和業(yè)務(wù)素質(zhì)也將隨之發(fā)生根本提升，將促進(jìn)一崗多能、復(fù)合型員工隊(duì)伍的建設(shè)。

四、油氣生產(chǎn)中物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)總體構(gòu)建

（1）生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集

進(jìn)一步完善采集信號(hào)，例如：井口油壓、套壓、井口節(jié)流后溫度、TDS流量計(jì)信號(hào)接入、陰保設(shè)備信號(hào)接入、出站管線閥口執(zhí)行器、井站安全關(guān)斷閥聯(lián)鎖控制等信號(hào)。將新建閥室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，新増進(jìn)出閥室壓力信號(hào)接入

（2）站場(chǎng)視頻、圖片信號(hào)采集

結(jié)合目前視頻監(jiān)控、圖片信息采集覆蓋不全面、盲區(qū)大燈特點(diǎn)進(jìn)行站場(chǎng)原視頻監(jiān)控系統(tǒng)改造，主要改造包括更換硬盤錄像機(jī)、增加監(jiān)控?cái)z像機(jī)，并上傳站場(chǎng)視頻、圖片信號(hào);其他井站、場(chǎng)站新建設(shè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，調(diào)試硬盤錄像機(jī)，上傳視頻、圖片信號(hào)。

（3）基礎(chǔ)架構(gòu)及硬件部署設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)物聯(lián)設(shè)備管理功能，需要在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置物聯(lián)信息采集設(shè)備來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，在氣礦配置物聯(lián)設(shè)備管理服務(wù)器等設(shè)備及軟件實(shí)現(xiàn)管理功能，對(duì)各級(jí)生產(chǎn)單位硬件設(shè)備的部署進(jìn)行研巧和設(shè)計(jì)，形成硬件部署方案。主要部署方案如下，對(duì)井站、場(chǎng)站增加RFID電子標(biāo)簽、工業(yè)手持終端、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備、無線路由器等設(shè)備;建立物聯(lián)網(wǎng)管理服務(wù)中心;建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

（4）物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備管理平臺(tái)建設(shè)

物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)管理平臺(tái)是將生產(chǎn)中人、井組、場(chǎng)站、生產(chǎn)設(shè)備、集輸管網(wǎng)、生產(chǎn)關(guān)運(yùn)行管理結(jié)合在一起的互動(dòng)管理平臺(tái)。該平臺(tái)能夠?yàn)樯a(chǎn)人員提供便捷的管理途徑，并且能夠獲得相關(guān)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。例如對(duì)設(shè)備故障、歷史維修記錄等數(shù)據(jù)的獲取。也可以進(jìn)行儀表矯正、參數(shù)修正。在HSE管理層面，可通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備管理應(yīng)用平臺(tái)把安全管理嵌入到油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)中，及時(shí)上傳井站信息，將重大安全隱患有效降低。利用成熟、穩(wěn)定技術(shù)提高信息傳遞效率、執(zhí)行效率、實(shí)現(xiàn)多應(yīng)用系統(tǒng)么間的無縫銜接，高效應(yīng)對(duì)井站業(yè)務(wù)需求的多樣化，多種業(yè)務(wù)的融合能力為企業(yè)決策和行動(dòng)提供強(qiáng)而有力的技術(shù)支持。

總結(jié)

本文對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)字化油氣田、油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的概念及技術(shù)特點(diǎn)等方面進(jìn)行了闡述。進(jìn)一步討論了物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)下的生產(chǎn)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。結(jié)合生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)，從數(shù)據(jù)采集、圖傳、基礎(chǔ)硬件建設(shè)各方面進(jìn)行論述。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，油氣田管理在不久的將來將會(huì)真正實(shí)現(xiàn)無人值守管理，管理層級(jí)也會(huì)進(jìn)一步提升。

參考文獻(xiàn)：

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