物聯(lián)網(wǎng)技術在大慶油田設備智能監(jiān)測中的應用與展望

一、前言

伴隨著我國經(jīng)濟和社會的持續(xù)發(fā)展，各類高科技設備的性能也在逐步提高。物聯(lián)網(wǎng)是5G時代一項比較關鍵的前沿科技，已逐步滲透到社會各個領域。為了便于對油田的設備進行有效的管理和使用，開發(fā)了一套基于物聯(lián)網(wǎng)技術的油田設備的智能在線監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)，并通過對工作狀況進行分析，判定其是否出現(xiàn)問題，從而確保油田設備的高效率，減少由于設備出現(xiàn)故障所帶來的影響。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術及大慶油田設備概述

（一）物聯(lián)網(wǎng)技術

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）源于媒體，是當今世界上新一輪的信息技術革命。物聯(lián)網(wǎng)是指通過數(shù)據(jù)交互，按照一定的協(xié)議，把所有的對象都接人互聯(lián)網(wǎng)中，并利用這些媒體來交流和傳遞數(shù)據(jù)，從而達到智能化識別、定位、追蹤和監(jiān)測等目的。

物聯(lián)網(wǎng)技術可以通過各種高科技手段（如信息傳感器、射頻識別技術、全球定位技術以及激光掃描器等）

來獲得物體在移動中的相關信息。物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)電信等的信息載體，在“萬物可連”的物聯(lián)網(wǎng)中，能夠?qū)⒏黝惞驳奈锢韺嶓w進行連接，實現(xiàn)對事物和過程的智能化感知、識別和管理。同時，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，油田設備的運行狀態(tài)也得到了越來越多的重視，不僅可以確保油田設備的正常工作，還可以減少發(fā)生事故的概率，促進油田工業(yè)的發(fā)展。

（二）大慶油田設備

大慶油田作為中國最大的陸上油田，其設備體系涵蓋勘探、開發(fā)、集輸、加工等全產(chǎn)業(yè)鏈，具有規(guī)模大、技術先進、自動化程度高的特點。大慶油田主要設備分類及功能見表1?？碧介_發(fā)設備包括地震勘探儀、鉆井機（如電動鉆機、頂驅(qū)鉆機）、測井設備及壓裂車組，支撐高效資源勘查與非常規(guī)油氣開采。采油設備以抽油機（俗稱磕頭機）為主，輔以電潛泵、螺桿泵等機械采油裝置，近年推廣數(shù)字化抽油機，實現(xiàn)遠程監(jiān)測與節(jié)能降耗。集輸處理設備涵蓋油氣分離器、脫水裝置、輸油泵及管道網(wǎng)絡，配套DCS自動化控制系統(tǒng)，確保原油穩(wěn)定輸送至大慶石化等加工基地[。應用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)優(yōu)化設備運維，部分老舊設備正逐步升級為智能化設備，以適配油田可持續(xù)發(fā)展需求。大慶油田通過持續(xù)技術創(chuàng)新與設備迭代，保障年產(chǎn)原油3000萬噸以上的生產(chǎn)能力，鞏固其在中國能源戰(zhàn)略中的核心地位。

表1大慶油田主要設備分類及功能

表2物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)測系統(tǒng)核心模塊功能

三、基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能油田設備在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)架構(gòu)

（一）傳感技術

傳感技術是油田化工設備在線監(jiān)測的關鍵，其檢測精度的質(zhì)量將會直接決定檢測效果。物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)測系統(tǒng)核心模塊功能見表2。獲取準確的實時信息是實現(xiàn)實時監(jiān)測的重要前提，因此，相關感知方法的精度也需要不斷提高。通過對感知技術的升級與優(yōu)化，使得所獲得的數(shù)據(jù)更加準確，可以作為實時監(jiān)測技術能否正常工作的一個關鍵依據(jù)，通過對有關裝置的操作參數(shù)的觀測，來判定裝置是否出現(xiàn)任何異常狀況。隨著科學技術的飛速發(fā)展，有關部門應該加大對感知技術的研究力度，增強對信息的處理能力，從而使監(jiān)測中獲得的信息更加精確，增強監(jiān)測的靈敏度[]。當前，高靈敏的傳感器價格相對昂貴。為此，必須主動革新已有的技術，降低制造費用，以最大限度地提升經(jīng)濟性，并保證傳感器在工作過程中能夠更好地采集和處理相關信息，從而保證設備安全可靠地工作。

（二）數(shù)據(jù)采集模塊

以物聯(lián)網(wǎng)為核心的信息獲取模塊是實現(xiàn)油田設備智能化在線監(jiān)測和故障診斷的重要組成部分。該系統(tǒng)通過壓力傳感器、溫度傳感器和振動傳感器等傳感器，對現(xiàn)場設備運行過程中產(chǎn)生的壓力、溫度、振動等有關狀態(tài)信息進行全面收集，并將數(shù)據(jù)傳輸至中央控制平臺，對這些信息進行分析、處理，進而對目前的油田設施運行情況進行判定[4。數(shù)據(jù)采集模塊能夠準確地判斷油田設備的工作狀態(tài)，數(shù)據(jù)獲取模塊出現(xiàn)故障將導致采集到的油田設備操作數(shù)據(jù)信息與實際狀態(tài)存在一定的偏差，進而影響油田設備的正常運轉(zhuǎn)。所以，工作人員必須對數(shù)據(jù)獲取模塊進行檢查，以確保數(shù)據(jù)獲取的準確性與可信度，為油田企業(yè)的設備運行監(jiān)測工作打下扎實的基礎[5]。

（三）中央控制平臺

中央控制平臺是油田設備的智能在線監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)的重要組成部分。利用該系統(tǒng)，工作人員不僅能夠了解到現(xiàn)場設備的實際運行狀況，還能夠通過集中控制平臺對系統(tǒng)運行參數(shù)進行遙控調(diào)節(jié)，確保系統(tǒng)最佳運行狀態(tài)。另外，該中央控制平臺還能夠?qū)ΜF(xiàn)場設備的工作狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)進行分析，利用基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能油田設備在線監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊，采集現(xiàn)場設備的工作狀態(tài)參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至中央控制平臺，由中央控制平臺來進行分析與對比。最后得出數(shù)據(jù)的分析和比對結(jié)果，如果數(shù)據(jù)分析和比對結(jié)果出現(xiàn)異常情況，那么就說明油田的設備存在運行問題，工作人員必須馬上暫停油田裝置的工作，并對裝置進行及時的檢查和維護，這樣才不會因為油田裝置的故障而引起嚴重后果。

（四）云服務平臺

基于云服務平臺的油田設備智能化實時監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)存在著密切的關系，云業(yè)務平臺以虛擬的方式進行，為其提供底層的支持。中央控制平臺將采集到的各油田裝置的工作參數(shù)信息都儲存在云服務平臺上，并將其工作過程通過云計算服務器進行記錄，從而實現(xiàn)對各種數(shù)據(jù)的高效保護[]。一旦油田設備發(fā)生操作故障或其他問題，工作人員就可以通過對油田設備過去的操作資料進行檢索，從而對設備發(fā)生的故障進行分析，進而對故障進行判定，還可以利用以往的油田設備操作資料，對有關責任人進行處罰，從而加強對油田設施的操作管理，促進工作人員在今后的生產(chǎn)中對油田設施加強監(jiān)測。

表3物聯(lián)網(wǎng)技術應用成效對比

（五）設備管理模塊

由于整個油田的設備數(shù)自龐大，因此難以對其進行高效的管理。利用智能油田設備在線監(jiān)控和故障診斷系統(tǒng)中的設備管理模塊，能夠快速地對油田的設備進行定位，并將設備各個方面的利用狀況都進行記錄，利用設備管理模塊，對設備從安裝到報廢的所有工作過程進行嚴格監(jiān)控。油田設備的零件也是相當龐雜的，設備的維修、更換等都需要通過設備管理模塊。此外，在油田設備的應用過程中，還需要對設備進行維護。設備管理模塊能夠為油田設備的維修提供一個詳盡的計劃，同時也能記錄在設備維護過程中出現(xiàn)的問題和解決方法，從而促進相關工作順利開展，提高油田設備的可靠性和安全性。

（六）遠程監(jiān)測模塊

遠程監(jiān)測模塊是一種用于對油田設備進行監(jiān)測的模塊，它可以實時獲取油田設備的工作狀況參數(shù)等相關信息，監(jiān)視油田設備的工作情況。利用遠程監(jiān)測模塊可以保證油田設備在一個良好的工作環(huán)境下工作，還可以監(jiān)視油田設備和其他設備的聯(lián)系。遠程監(jiān)測模塊主要由攝像頭等前端監(jiān)控設備以及遠程監(jiān)控子系統(tǒng)組成，能夠在監(jiān)控中心的大屏幕上直接顯示監(jiān)控圖像[7。該系統(tǒng)還能在監(jiān)控中心的大屏幕上顯示所監(jiān)控的油井裝置運行參數(shù)，通過監(jiān)控中心的大屏幕，工作人員可以對現(xiàn)場設備的運行狀況進行實時了解。另外，在對油田設備進行維修的過程中，維修人員還能夠根據(jù)錄像和現(xiàn)場的設備操作參數(shù)對所發(fā)生的問題進行分析，從而提高設備故障維修工作的質(zhì)量。

（七）外端連接模塊

外端連接模塊相當于一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的油田設備在線監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)的應用層，通過對外接口實現(xiàn)對現(xiàn)場設備運行狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)控，具有將現(xiàn)場監(jiān)控信息向外圍設備傳輸?shù)墓δ?。最常用的外接設備包括手機App、網(wǎng)絡應用程序和客戶端等?；谖锫?lián)網(wǎng)的油田設備在線監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)具有獨立的網(wǎng)站界面，用戶可以根據(jù)自己的用戶名和密碼登錄到系統(tǒng)界面，并根據(jù)自身的權限瀏覽界面[。通過外部連接模塊，可以為現(xiàn)場設備的工作提供更多的監(jiān)控資料。因此，當工作人員因其他原因無法到達監(jiān)控中心大屏時，還可以通過手機App、登錄系統(tǒng)界面等方式，隨時隨地查詢油田設備的運行監(jiān)控資料。

四、物聯(lián)網(wǎng)技術在智能油田設備在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)中的應用

（一）排查油田設備故障隱患

油田設備是油氣開采體系中必不可少的一種，一旦發(fā)生故障，就會導致整個生產(chǎn)體系失效、原油產(chǎn)量下降，進而對油田的總體經(jīng)濟效益產(chǎn)生不利影響。物聯(lián)網(wǎng)技術應用成效對比見表3。利用物聯(lián)網(wǎng)技術建立的油田設備智能化在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，可以對油田設備的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)測和故障診斷，并通過對現(xiàn)場設備操作參數(shù)的變化進行檢測，從而判定設備是否存在安全問題。當發(fā)現(xiàn)某個設備有不穩(wěn)定的情況，就可以利用物聯(lián)網(wǎng)的智慧油田設備在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)就可以把該設備所有工作狀態(tài)都反饋到中央控制平臺上。工作人員可以通過提示信息，了解設備的故障所在以及發(fā)生的原因，然后進行相應的維護，從而防止設備在工作中發(fā)生更大的事故，影響整體采油體系的正常運轉(zhuǎn)。

（二）延長油田設備的使用壽命

將物聯(lián)網(wǎng)技術引入油田設備智能化監(jiān)測和故障診斷中，對我國油氣工業(yè)的發(fā)展具有重大意義。油田的設備種類多，管理難度大，一旦出現(xiàn)問題，就會給油田的整體生產(chǎn)帶來很大沖擊，油田設備的智能化實時監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)可以實現(xiàn)對油田設備的實時監(jiān)測和管理。從油田設備的正常運轉(zhuǎn)之初，管理者就可以通過監(jiān)測系統(tǒng)來充分監(jiān)測自身工作信息，并對油田設備的工作情況進行實時分析和判定。發(fā)現(xiàn)油田設備的故障隱患，那么就可以對該設備進行預警。維護人員可以依據(jù)系統(tǒng)的預警來解決設備的各種問題，降低設備在工作中發(fā)生故障的概率，進而提高使用年限。另外，油田設備中的零件在使用年限達到極限后，工作人員可以通過物聯(lián)網(wǎng)對其進行實時更新，從而保證油田設備的安全可靠運轉(zhuǎn)，提升生產(chǎn)系統(tǒng)的總體安全。

五、結(jié)語

綜上所述，通過物聯(lián)網(wǎng)技術構(gòu)建的油田設備智能在線監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)，能夠?qū)ΜF(xiàn)場設備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控與數(shù)據(jù)收集?，F(xiàn)場設備出現(xiàn)問題時，運行數(shù)據(jù)將會有較大的變化。此時，工作人員就能夠根據(jù)系統(tǒng)提供的信息，對現(xiàn)場設備的運行情況進行及時的監(jiān)控與預防，并通過物聯(lián)網(wǎng)技術推動油田行業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻

[1]曾冰倩，李舒寧，張震宇.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的配電網(wǎng)設備智能監(jiān)測與維護研究[J].光源與照明，2025（01）：93-95.

[2]牛文科，馬琨.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的礦建機電設備智能監(jiān)測與預測研究[J].設備制造技術，202408）：139-141.

[3]王嘉為.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的煤礦機電設備智能監(jiān)測與管理研究[J].電氣技術與經(jīng)濟，2024（09）：351-353.

[4]孫紅玲.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的電氣設備智能監(jiān)測與遠程控制系統(tǒng)研究[J].電氣技術與經(jīng)濟，2024（11）：31-33+36.

[5]馮時.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的電力設備智能化監(jiān)測與管理系統(tǒng)設計[J].電力設備管理，2025（04）：156-158.

[6]房光華.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的石油石化行業(yè)電氣設備智能監(jiān)測與預測維護[J].中文科技期刊數(shù)據(jù)庫（全文版）工程技術，2023（11）：074-076.

[7]段藝.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能化防火設備遠程監(jiān)測與診斷系統(tǒng)研究[J].中國設備工程，2024（10）：141-143.

[8]楊錄林.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能給排水設備自動監(jiān)測方法研究[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2024，45（10）：107-109

[9]王成，劉先鋒.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能電氣設備在線監(jiān)測與故障診斷[J].信息記錄材料，2023.24（09）：103-105+108.

作者單位：大慶油田第五采油廠數(shù)字化運維中心

責任編輯：張津平 尚丹