5G 通信技術(shù)在數(shù)字油田建設(shè)中的應(yīng)用表現(xiàn)

趙 鵬

（中國(guó)石油大港油田信息中心，天津 300280）

0 引言

隨著信息技術(shù)不斷優(yōu)化，5G 通信技術(shù)得到了快速的推廣應(yīng)用，數(shù)字油田建設(shè)過程中結(jié)合5G 通信技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有建設(shè)水平的提升。在部分?jǐn)?shù)字化油田建設(shè)過程中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了智慧油田的升級(jí)建設(shè)，這也成為未來石油行業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)，促進(jìn)整個(gè)行業(yè)快速發(fā)展。

1 5G 通信技術(shù)在數(shù)字油田建設(shè)中的應(yīng)用背景

1.1 數(shù)字油田建設(shè)概況

某油田企業(yè)作為國(guó)有大型石油企業(yè)，在油田的建設(shè)過程中，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)等信息技術(shù)的應(yīng)用，重點(diǎn)推行了數(shù)字化油田建設(shè)工作。通過一個(gè)階段的實(shí)踐應(yīng)用，基本上在油田的生產(chǎn)系統(tǒng)、生活區(qū)域、辦公區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了信息化管理效果。5G通信技術(shù)的應(yīng)用，更好地促進(jìn)了數(shù)字油田的智慧化發(fā)展。該油田企業(yè)在進(jìn)行數(shù)字油田建設(shè)的過程中，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用為中心，從數(shù)據(jù)的采集、傳輸和應(yīng)用3 個(gè)層面進(jìn)行了數(shù)字油田的框架建設(shè)，并結(jié)合智能云技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)整個(gè)油田的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)優(yōu)化。實(shí)踐過程中，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、人工智能技術(shù)的不斷融合應(yīng)用，基本實(shí)現(xiàn)了該油田企業(yè)信息化、數(shù)字化、智能化的發(fā)展。

1.2 數(shù)字油田建設(shè)背景

在互聯(lián)網(wǎng)信息普及應(yīng)用的過程中，各種新技術(shù)的應(yīng)用加快了生產(chǎn)力的變革速度。油田企業(yè)在進(jìn)行轉(zhuǎn)型發(fā)展的過程中，一定要充分地與先進(jìn)的信息技術(shù)融合，這樣才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)、健康的發(fā)展要求。某油田企業(yè)在進(jìn)行數(shù)字化建設(shè)的過程中，通過實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，加強(qiáng)對(duì)各種生產(chǎn)建設(shè)過程中使用的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有效進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的優(yōu)化應(yīng)用。通過對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)、運(yùn)輸環(huán)節(jié)、存儲(chǔ)環(huán)節(jié)、辦公環(huán)節(jié)等各個(gè)環(huán)節(jié)的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，該油田有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種數(shù)據(jù)的及時(shí)采集，并對(duì)油田的重要管理過程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)可視化的操作與管理。通過利用5G 技術(shù)，該油田企業(yè)對(duì)現(xiàn)有的油田企業(yè)內(nèi)部監(jiān)控系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，有效提升了數(shù)據(jù)應(yīng)用效率，促進(jìn)了油田企業(yè)良好發(fā)展。

1.3 5G 通信技術(shù)應(yīng)用要求

數(shù)字油田建設(shè)過程中，需要對(duì)生產(chǎn)油井、運(yùn)輸管道、站場(chǎng)等各個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的采集，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、可視化操作，并應(yīng)用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)有效完成建設(shè)任務(wù)。某油田在實(shí)際建設(shè)過程中，重點(diǎn)針對(duì)油氣井在生產(chǎn)過程中的物聯(lián)網(wǎng)信號(hào)覆蓋、站場(chǎng)的無人值班以及拉油點(diǎn)的無人操作等方面進(jìn)行了有效的5G 技術(shù)應(yīng)用，發(fā)揮了良好的應(yīng)用效果。

2 5G 通信技術(shù)在數(shù)字油田建設(shè)中的應(yīng)用表現(xiàn)

2.1 在油氣水井生產(chǎn)中的應(yīng)用

5G 通信技術(shù)具有寬帶速度高、覆蓋面積廣、延遲時(shí)間短和功能消耗少等特點(diǎn)，因此在進(jìn)行油氣井的生產(chǎn)過程中，可以有效應(yīng)用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種數(shù)據(jù)的采集。通過對(duì)單個(gè)油井實(shí)際的生產(chǎn)情況進(jìn)行油井生產(chǎn)效率的判斷，并且通過生產(chǎn)預(yù)測(cè)、參數(shù)優(yōu)化，完成對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各種儀表的智能化控制。在計(jì)算機(jī)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用的過程中，某油田企業(yè)通過對(duì)各種信息的交互使用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)油田生產(chǎn)過程中的閉環(huán)智能控制，對(duì)各種油氣水井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的采集、存儲(chǔ)、分析和應(yīng)用，保障生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定性、安全性。除此之外，還通過使用5G 通信技術(shù)，對(duì)當(dāng)前油田中的通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和通信設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化。比如，在油氣井生產(chǎn)過程中，對(duì)壓力、溫度的變化等數(shù)據(jù)進(jìn)行智能檢測(cè)；對(duì)流量計(jì)、路由器、網(wǎng)關(guān)、攝像頭、有害氣體檢測(cè)儀等設(shè)備的功能進(jìn)行完善；對(duì)當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)終端運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；對(duì)各種設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間、數(shù)據(jù)變化、設(shè)備性能等工作參數(shù)進(jìn)行搜集，通過掌握現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)，更有利于提高生產(chǎn)效率。

2.2 在站場(chǎng)中的應(yīng)用

站場(chǎng)的5G 技術(shù)應(yīng)用主要表現(xiàn)在站場(chǎng)無人值守方案的不斷完善上。站場(chǎng)的重要位置，如大門、加熱爐、泵房等區(qū)域安裝高清攝像頭，能夠?qū)崟r(shí)地將拍攝畫面回傳到管理中心，工作人員結(jié)合實(shí)時(shí)傳回的畫面內(nèi)容，使用專業(yè)的計(jì)算方法，對(duì)畫面區(qū)域存在的安全隱患進(jìn)行智能分析，并且根據(jù)分析的結(jié)果，選擇是否報(bào)警。比如，在進(jìn)行檢測(cè)的過程中，發(fā)現(xiàn)人員入侵、物品遺失等危險(xiǎn)情況時(shí)，能根據(jù)提前設(shè)置的應(yīng)急方案處理，有效保障站場(chǎng)的安全。

5G 通信技術(shù)的應(yīng)用還可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的智能操控。在機(jī)器人身上安裝傳感器，根據(jù)溫度變化的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行感應(yīng)，可以更好地對(duì)站場(chǎng)內(nèi)的油氣管線、加熱爐、泵體、罐體等設(shè)備的安全使用進(jìn)行有效的檢測(cè)，一旦機(jī)器人在巡查的過程中發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，可以及時(shí)打開報(bào)警系統(tǒng)，通過使用這種智能化的操控系統(tǒng)，大大減少人員的工作量，控制成本投入。尤其是在對(duì)各種危險(xiǎn)情況進(jìn)行排查的過程中，機(jī)器人的操作更好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)危險(xiǎn)情況的有效處理，并大大減少了人員的安全隱患，保證了站場(chǎng)工作安全、高效開展。

2.3 在拉油點(diǎn)的應(yīng)用

在拉油點(diǎn)應(yīng)用5G 通信技術(shù)，可以完善儲(chǔ)運(yùn)管控系統(tǒng)，更好地對(duì)各個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一管理。在該系統(tǒng)的應(yīng)用中，通過對(duì)報(bào)警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)的統(tǒng)一管理，有效地對(duì)不同油氣站點(diǎn)進(jìn)行智能化管控，可大大降低拉油點(diǎn)偷油、盜油事件發(fā)生的概率。比如，通過5G 通信技術(shù)建立高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在具體的應(yīng)用中，通過使用專業(yè)的運(yùn)算方法，對(duì)拉油點(diǎn)周圍的環(huán)境進(jìn)行有效的檢測(cè)，超過系統(tǒng)認(rèn)為的安全范圍，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警處理。在監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)人為翻越隔離網(wǎng)的現(xiàn)象，報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，引起值班人員的注意。這樣，值班人員可以及時(shí)地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行處理，并且通過監(jiān)控系統(tǒng)的語(yǔ)音功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員的遠(yuǎn)程喊話警告，最大化保證拉油點(diǎn)安全。又如，通過5G 通信技術(shù)的應(yīng)用，可以優(yōu)化門禁系統(tǒng)，通過門禁卡和人臉識(shí)別技術(shù)的綜合應(yīng)用，在拉油點(diǎn)門口安裝人臉識(shí)別攝像機(jī)，工作人員只有同時(shí)進(jìn)行刷卡、刷臉的操作，才能順利進(jìn)入拉油點(diǎn)。如果攝像機(jī)回傳的數(shù)據(jù)與指揮中心的數(shù)據(jù)存在差異，人員是不能順利進(jìn)入的。一般情況下，需要進(jìn)行兩次數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，才能完成放行、警報(bào)等處理。

2.4 5G 通信技術(shù)的應(yīng)用效果分析

2.4.1 實(shí)現(xiàn)了VR 技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用

在5G 通信技術(shù)的應(yīng)用中，可以實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)的順利應(yīng)用。利用機(jī)器人開展管道、線路的巡查工作，在部分行業(yè)中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，這也是數(shù)字油田建設(shè)發(fā)展的一個(gè)主要方向。結(jié)合VR 技術(shù)，可以回看監(jiān)控系統(tǒng)中的視頻，不斷完善相關(guān)操作，同時(shí)提升油田建設(shè)過程中的信息化、數(shù)字化水平，實(shí)現(xiàn)油田業(yè)務(wù)更好發(fā)展，促使油田建設(shè)高效進(jìn)行。

2.4.2 實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)

在該油田的數(shù)字化建設(shè)過程中，通過對(duì)5G 通信技術(shù)的有效應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了該油田傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級(jí)。首先，對(duì)當(dāng)前的感知技術(shù)進(jìn)行了突破和發(fā)展。借助5G 通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器和軟件技術(shù)的綜合應(yīng)用，可以更好地對(duì)整個(gè)油田各個(gè)區(qū)域、各個(gè)位置進(jìn)行全面的感知、管理、控制。其次，有效實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上的升級(jí)，不管是在生產(chǎn)過程中，還是在站場(chǎng)管理中，都可以對(duì)不同的位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)控和管理，大大提升員工的信息化管理意識(shí)，并且有效保障油田企業(yè)中各種抽油機(jī)、抽油桿、管道、油泵、儀表等設(shè)備的智能化應(yīng)用。最后，實(shí)現(xiàn)了管理方式的優(yōu)化升級(jí)。借助人工智能技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)生產(chǎn)的全過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)管，結(jié)合不同的環(huán)境，開展高效率的生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了油田管理模式的升級(jí)，也促進(jìn)了油田的智能化、數(shù)字化發(fā)展。

3 未來數(shù)字油田建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)探討

借助5G 通信技術(shù)的良好應(yīng)用，數(shù)字油田在未來的建設(shè)過程中實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展，主要表現(xiàn)在3 個(gè)方面。①各種數(shù)據(jù)的高效融合。從油田開采到油田管理，各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都可以進(jìn)行綜合應(yīng)用，并利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)的深度價(jià)值進(jìn)行挖掘、應(yīng)用。②對(duì)生產(chǎn)過程的可視化管理。借助VR 技術(shù)，結(jié)合視頻監(jiān)控技術(shù)、三維技術(shù)，可以對(duì)油田建設(shè)過程中地下及地下的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行可視化監(jiān)控，開展實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)化管理。③資源的優(yōu)化整合。在云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用中，充分發(fā)揮出信息技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化整合通信、管理和生產(chǎn)等不同資源，可以更好地提升數(shù)字油田的管理水平、服務(wù)水平。

4 結(jié)語(yǔ)

5G 通信技術(shù)的應(yīng)用，為石油行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了新的條件。在數(shù)字油田建設(shè)的過程中，充分利用5G 通信技術(shù)，對(duì)各種數(shù)據(jù)整合應(yīng)用，為油田企業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展提供全面的數(shù)據(jù)依據(jù)，保障油田企業(yè)健康運(yùn)行，并促進(jìn)石油行業(yè)整體的信息化、數(shù)字化、智能化發(fā)展。