物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油田地面數(shù)字化建設(shè)中的應(yīng)用

劉帥(大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠，黑龍江 大慶 163000)

0 引言

石油產(chǎn)業(yè)是比較傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)，目前隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進步與發(fā)展，將傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷結(jié)合是當(dāng)前傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和提高競爭力的重要方法，而且石油產(chǎn)業(yè)是一類對各種技術(shù)要求都比較高的產(chǎn)業(yè)，再加上油田開發(fā)成本逐漸升高，國際油價低位運行，內(nèi)在的提質(zhì)增效與高質(zhì)量發(fā)展發(fā)展的迫切需要不斷上升，因此需要嘗試不斷與各種專業(yè)和技術(shù)進行融合發(fā)展?，F(xiàn)階段隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進步與發(fā)展，構(gòu)建數(shù)字油田信息化技術(shù)也是社會發(fā)展的重要趨勢。

1 簡述油田地面數(shù)字化

油田地面數(shù)字化是一種基于計算機技術(shù)和自動化技術(shù)的精細化油田管理模式，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則主要包括數(shù)據(jù)信息傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)傳感技術(shù)、精準(zhǔn)定位技術(shù)等，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的諸多技術(shù)應(yīng)用于油田產(chǎn)業(yè)中，可以加快物聯(lián)網(wǎng)油田地面數(shù)字化系統(tǒng)的建設(shè)，從而不斷提高油田數(shù)據(jù)信息的傳輸與交換，并系統(tǒng)的對收集的數(shù)據(jù)進行分析和合成，從而及時的把握整個油田井的實際情況，同時達到減員增效，實現(xiàn)降低員工勞動強度的目的，并將油田的生產(chǎn)管理與巡檢活動安排地更加高效，使整個油田地面數(shù)字化系統(tǒng)始終保持高效穩(wěn)定的運行環(huán)境之下。但是由于我國油田數(shù)字化建設(shè)起步較晚，相比于西方較為發(fā)達的部分國家而言，對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用依舊有待于進一步優(yōu)化和發(fā)展[1]。

2 油田地面數(shù)字化的建設(shè)方案

油田地面數(shù)字化的建設(shè)主要需要依靠物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實現(xiàn)現(xiàn)場自動化數(shù)據(jù)采集，然后通過信息管理中心進行數(shù)據(jù)處理和分析，建立何時恰當(dāng)?shù)臄?shù)字模型，從而構(gòu)建起整個油田的內(nèi)部場景，把握整個油田的內(nèi)部信息，從而實現(xiàn)高效精細化的油田井的生產(chǎn)管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最主要的特征就是不間斷性和實時性，利用這些優(yōu)點能夠?qū)崿F(xiàn)對諸如存儲倉庫、開采現(xiàn)場等油田工作現(xiàn)場直接進行數(shù)據(jù)自動化采集。采集到的數(shù)據(jù)再利用數(shù)據(jù)采集設(shè)備通過光纖傳輸?shù)确绞綄?shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⒐芾碇行?，管理中心的工作人員再根據(jù)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)合成，并根據(jù)分析的結(jié)構(gòu)構(gòu)建數(shù)字模型，最后再由專業(yè)人員按照構(gòu)建的數(shù)字模型對油田當(dāng)前的實際運行情況進行分析，對油田的工作狀況做出正確判斷。

對于自動化技術(shù)和計算機技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，最主要的目的就是對油田的生產(chǎn)數(shù)據(jù)及時進行采集，運行狀況進行準(zhǔn)確及時地診斷，從而保證油田能夠始終高效穩(wěn)定運行。一旦發(fā)現(xiàn)有不符合標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)，則需要立刻向現(xiàn)場油田工作人員進行反饋，及時做出修正，這樣不僅能夠及時的解決油田井出現(xiàn)的各種問題，還能很大程度上減少相關(guān)人員的工作壓力，從而不斷提高油田的生產(chǎn)管理效率。另外在進行油田地面數(shù)字化的建設(shè)過程中，要對自動化技術(shù)、油田開發(fā)技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等諸多物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行合理的整合。同時不斷提升操作人員、管理人員的素質(zhì)和能力，配套升級完整的維修、保障、管理方法，構(gòu)建專業(yè)性較強的現(xiàn)代化數(shù)字油田，不斷提高油田的生產(chǎn)管理水平，讓油田始終處于高效穩(wěn)定的運行環(huán)境，不會因為油田內(nèi)部的設(shè)備磨損而造成油田產(chǎn)量的下降，從而保證我國油田的產(chǎn)量能夠真正提升。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油田地面數(shù)字化建設(shè)中的應(yīng)用和效果分析

3.1 遠程數(shù)據(jù)自動采集輸送系統(tǒng)

遠程數(shù)據(jù)采集輸送系統(tǒng)主要包括油水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和站庫對應(yīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)兩個子系統(tǒng)。首先對于油水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)而言，其主要是利用自動化控制系統(tǒng)來對油田井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行自動化采集，并在系統(tǒng)內(nèi)自動完成對數(shù)據(jù)的歸納整理；其次是站庫對應(yīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括原油計算量取裝置、原油輸送壓力增壓裝置、原油輸送中轉(zhuǎn)裝置以及液體氣體，諸如裝置等，其主要作用是采集油田生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，進行歸納整理，并將分析結(jié)果傳遞給自動化生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)全自動智能化油田控制過程，為油田地面數(shù)字化建設(shè)奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

3.2 自動化生產(chǎn)管理系統(tǒng)

自動化生產(chǎn)管理系統(tǒng)是油田地面數(shù)字化建設(shè)的核心技術(shù)，自動化生產(chǎn)管理系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的自動化管理，同時還可以對差異性生產(chǎn)流程進行協(xié)調(diào)處理，通過變頻器、氣動閥、電動閥等設(shè)備實現(xiàn)遠程控制，使整個生產(chǎn)流程更加協(xié)調(diào)順暢，針對生產(chǎn)異常情況能及時檢測出來并報警提示，提高安全系數(shù)。另外，自動化生產(chǎn)管理系統(tǒng)還可以對油水井生產(chǎn)過程中的抽油機變化情況進行科學(xué)合理地分析，通過生成示工圖、電流及載荷等數(shù)據(jù)，判斷抽油機工況運行狀態(tài)，給出需要處理辦法等，同時根據(jù)相關(guān)資料進行類比，以此來不斷實現(xiàn)數(shù)字化油田地面的自動化生產(chǎn)管理控制，完成對油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)狀況以及動態(tài)開發(fā)數(shù)據(jù)進行自動化管理[2]。

3.3 油田生產(chǎn)遠程監(jiān)控系統(tǒng)

傳統(tǒng)油田生產(chǎn)的監(jiān)控都是利用人工來對油田生產(chǎn)情況進行實時監(jiān)測，以此來保證油田能夠一直處于穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)，這種人工監(jiān)控方式畢竟效率較低，而且對人力、物力資源的消耗也比較大，嚴重制約了油田生產(chǎn)效率的提升，因此需要引入遠程監(jiān)控系統(tǒng)來實現(xiàn)油田地面數(shù)字化的建設(shè)。油田生產(chǎn)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的核心設(shè)備就是油田管理控制室，將數(shù)據(jù)采集輸送系統(tǒng)采集分析后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接吞锕芾砜刂剖抑兄苯语@示，管理人員可以根據(jù)顯示的數(shù)據(jù)對油田生產(chǎn)現(xiàn)場進行實時監(jiān)控。一旦發(fā)現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值有了偏差，可以第一時間進行故障排查，極大提高了油田生產(chǎn)效率。另外，通過應(yīng)用油田生產(chǎn)遠程監(jiān)控系統(tǒng)，能夠在一定程度上避免過多的對油田進行維護。只有數(shù)據(jù)不能正常傳輸或者是油田內(nèi)部出現(xiàn)重大事故時需要對油田進行維護，其他情況一律不用停工維護。由此可見，油田生產(chǎn)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用不僅極大降低了工作人員的工作強度，減少了用工人數(shù)，而且很大程度上提高了油田生產(chǎn)原油的效率。油田生產(chǎn)遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案如圖1所示。

圖1 油田物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示意圖

3.4 資料輸送傳輸系統(tǒng)

資料輸送傳輸系統(tǒng)在油田地面數(shù)字化建設(shè)過程中也起到了十分重要的作用，資料輸送傳輸系統(tǒng)主要包括無線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)以及組合網(wǎng)絡(luò)等，而且這三種網(wǎng)絡(luò)可以隨機組合，因此資料傳輸技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)組合方式具有多樣性等特點。在安裝資料傳輸系統(tǒng)時，需要注意區(qū)分并隔離辦公室網(wǎng)絡(luò)和工程控制網(wǎng)絡(luò)，其中工程控制網(wǎng)絡(luò)相比于辦公室網(wǎng)絡(luò)而言要求更為嚴格，需要嚴格保證工程控制網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和高效傳輸性。同時做好生產(chǎn)數(shù)據(jù)保密工作，特別是與互聯(lián)網(wǎng)的連接中，做好防火墻建設(shè)防止病毒和黑客可能的對油田的破壞行為。另外，在油田資料輸送過程中，由于多數(shù)油田中存在較多的叢式井，因此需要以光纖對接的方式接入物聯(lián)網(wǎng)，這種方式不僅能夠很好的和油田生產(chǎn)遠程監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動，同時還可以很大程度上滿足對生產(chǎn)資料采集和運輸?shù)男枨?，從而不斷提高油田的智能化控制[3]。

3.5 油田站井技術(shù)配套支持體系

油田站井技術(shù)配套支持體系也是數(shù)字化油田地面建設(shè)的重要技術(shù)之一，其中主要是由單體油水井站、原油加工處理站等配套體系技術(shù)組成，包括的設(shè)備有清潔能源發(fā)電裝置以及電力發(fā)生裝置等。對于氣井而言，僅僅采用像太陽能、風(fēng)能等電量需求較小的清潔能源發(fā)電裝置即可，而對于抽油機和注水泵等設(shè)備則需要工業(yè)電網(wǎng)的電力傳輸。同時還要配備好輔助電網(wǎng)裝置，防止出現(xiàn)特殊情況時能夠保證輔助電網(wǎng)及時進行輔助供電，保證油田能夠始終處于運行狀態(tài)。在油田站井技術(shù)配套支持體系下，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、自動化管理系統(tǒng)、油田遠程生產(chǎn)系統(tǒng)都可以有效運行，極大提高了數(shù)字化油田地面建設(shè)管理的持續(xù)性和穩(wěn)定性。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油田地面數(shù)字化建設(shè)中的應(yīng)用可詳如圖2所示。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油田地面數(shù)字化建設(shè)中的應(yīng)用

3.6 應(yīng)用效果分析

在油田地面數(shù)字化建設(shè)過程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用起到了至關(guān)重要的作用，尤其是在電子巡井、數(shù)據(jù)采集輸送、自動化管理控制、遠程實時監(jiān)控以及智能化報警等過程中。同時通用應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，相比于傳統(tǒng)油田生產(chǎn)過程，數(shù)字化油田地面的建設(shè)極大化簡了油田生產(chǎn)管理的流程，降低了管理難度，有效實現(xiàn)了油田地面過程的扁平化管理，從而在一定程度上減少了工作人員的勞動強度和勞動者人數(shù)，有效提高了油田企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

總而言之，隨著我國社會經(jīng)濟的不斷進步與發(fā)展，我國對于石油的需求量也越來越大，這就使得我國的油田企業(yè)要不斷向數(shù)字化的方向發(fā)展，以此來不斷促進我國油田地面數(shù)字化進程的發(fā)展，不斷提高我國油田的生產(chǎn)效率。