基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的油田數(shù)字化建設(shè)

彭越 南寧學(xué)院

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的油田數(shù)字化建設(shè)

彭越 南寧學(xué)院

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是對(duì)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的繼承和發(fā)展，其將用戶(hù)端擴(kuò)展至任何物品，并確保物品相互間信息傳遞及通信的實(shí)現(xiàn)?；贑DMA通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的油井生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集傳輸系統(tǒng)、遠(yuǎn)程分析管理系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)等三部分構(gòu)成。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)全面開(kāi)展油田數(shù)字化建設(shè)是油田信息化建設(shè)的重要內(nèi)容和必經(jīng)環(huán)節(jié)，隨著油田開(kāi)發(fā)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，信息采集及現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)與傳感網(wǎng)結(jié)合程度將會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)，為石油領(lǐng)域大范圍引入物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造了有利條件。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；數(shù)字化油田；油井監(jiān)控

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是以約定協(xié)議為依據(jù)，借助射頻識(shí)別、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)系統(tǒng)以及激光掃描器等技術(shù)設(shè)備，在物品與互聯(lián)網(wǎng)之間建立起有效連接，開(kāi)展交換信息、通信等操作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位、智能識(shí)別、實(shí)施跟蹤及監(jiān)管的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是對(duì)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的繼承和發(fā)展，其將用戶(hù)端擴(kuò)展至任何物品，并確保物品相互間信息傳遞及通信的實(shí)現(xiàn)。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)字化油田建設(shè)就是要面向油氣田，圍繞石油氣生產(chǎn)流程構(gòu)建涉及開(kāi)發(fā)、勘探、地面建設(shè)、儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)售以及企業(yè)管理等數(shù)個(gè)專(zhuān)業(yè)的綜合數(shù)據(jù)體系。數(shù)字化油田建設(shè)實(shí)現(xiàn)了對(duì)多個(gè)專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)及應(yīng)用系統(tǒng)的有效融合，在不斷優(yōu)化油氣田生產(chǎn)及管理流程的前提下，通過(guò)可視化技術(shù)、現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)以及模擬仿真技術(shù)等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化及表達(dá)方式多維化[1]。除此之外，利用智能化分析模型對(duì)經(jīng)營(yíng)管理過(guò)程中的相關(guān)信息進(jìn)行分析，可為領(lǐng)導(dǎo)層做決策提供可靠的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)力及管理潛力的充分發(fā)掘，使企業(yè)在生產(chǎn)及管理過(guò)程中更加充分地利用信息化建設(shè)所取得的成果。

數(shù)字化油田理念最早產(chǎn)生于20世紀(jì)90年代。1991年，《Oil&Gas》雜志中第一次提出智能油田的概念；1999年，中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司首次在國(guó)內(nèi)提出建設(shè)數(shù)字化油田的理念，并將其作為企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。

2 數(shù)字化油田的設(shè)計(jì)

基于CDMA通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的油井生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集傳輸系統(tǒng)、遠(yuǎn)程分析管理系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)等三部分構(gòu)成。其中數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集傳輸系統(tǒng)包括一體化示功儀系統(tǒng)、全無(wú)線(xiàn)采集傳輸系統(tǒng)以及叢式井系統(tǒng)[2]。

（1）一體化示功儀系統(tǒng)。一體化示功儀系統(tǒng)中的核心部分就是CDMA一體化示功儀，該子系統(tǒng)集成了采集、存儲(chǔ)、微功率無(wú)線(xiàn)模塊及CDMA模塊。油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集傳輸系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)極為顯著：系統(tǒng)的載荷傳感器、無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊以及加速度傳感器等全部集成于一個(gè)小裝置中，體積較小，便于安裝和維護(hù)；實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的本地操作，遠(yuǎn)程終端最多可保存120個(gè)示功圖，即使遇到斷網(wǎng)等突發(fā)狀況，依然可以確保數(shù)據(jù)的安全性；運(yùn)行穩(wěn)定可靠，具有極高的性?xún)r(jià)比；當(dāng)系統(tǒng)電量不足或達(dá)到預(yù)先設(shè)定的警戒值時(shí)會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)；此外，系統(tǒng)還擁有強(qiáng)大的遠(yuǎn)程升級(jí)、實(shí)時(shí)采集等功能。

（2）全無(wú)線(xiàn)采集傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)中全部傳感器向數(shù)據(jù)采集傳輸終端進(jìn)行傳輸都是借助短距離無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)的。該系統(tǒng)對(duì)油井類(lèi)型并無(wú)特殊要求，借助遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，一方面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)費(fèi)用的有效控制，降低工人負(fù)擔(dān)，促進(jìn)工作效率的進(jìn)一步提升；另一方面，可以避免人為破壞及盜竊等違法行為，為油田生產(chǎn)安全提供有力保障。

（3）叢式井系統(tǒng)。對(duì)于叢式井或距離小于500m的井群比較適宜選擇叢井式系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)所有的傳感器需要統(tǒng)一進(jìn)行編號(hào)，將依靠無(wú)線(xiàn)模塊來(lái)完成數(shù)據(jù)交互。叢式井系統(tǒng)彌補(bǔ)了遠(yuǎn)程控制終端單元在管理井?dāng)?shù)上的不足，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大批量遠(yuǎn)程控制終端的有效控制，從而降低了通信成本。叢式井系統(tǒng)主要由井群遠(yuǎn)程終端單元、數(shù)據(jù)傳輸模塊、無(wú)線(xiàn)模塊以及一系列傳感器構(gòu)成，其優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)了對(duì)井群的集中化管理及對(duì)成本的有效控制，確保了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和靈活性。

3 實(shí)例分析

油井生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控分析系統(tǒng)借助互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)油井壓力值、溫度值、電流、功率以及扭矩等相關(guān)信息數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集，并立足油井生產(chǎn)的實(shí)際情況及現(xiàn)實(shí)需求做出判斷；對(duì)油井產(chǎn)液量、用電量以及能源消耗量等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)計(jì)算；借助扭矩法、功率曲線(xiàn)法以及電能法等對(duì)抽油機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)節(jié)；以響應(yīng)的診斷結(jié)果為依據(jù)對(duì)油井運(yùn)行過(guò)程中的各種參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，促進(jìn)系統(tǒng)不斷優(yōu)化；以診斷及優(yōu)化結(jié)果為依據(jù)制定專(zhuān)家解決方案并及時(shí)進(jìn)行發(fā)布；以油井工況診斷結(jié)果及相關(guān)工藝參數(shù)設(shè)計(jì)結(jié)果為依據(jù)，針對(duì)油井進(jìn)行遠(yuǎn)程智能化控制。

大港油田在進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)及充分論證的基礎(chǔ)上，于2005年起開(kāi)始全方位推廣應(yīng)用油井生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)油水井生產(chǎn)狀況相關(guān)數(shù)據(jù)的更加全面而準(zhǔn)確的采集和計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果做出相應(yīng)判斷；再依據(jù)判斷結(jié)果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)和完善，在很大程度上促進(jìn)了油田自動(dòng)化、信息化及數(shù)字化建設(shè)進(jìn)程。當(dāng)前大港油田的數(shù)字化油田建設(shè)已經(jīng)取得階段性進(jìn)展，為石油物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目建設(shè)提供了大量成功經(jīng)驗(yàn)。港西模式是依托于自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)以及油氣田開(kāi)發(fā)技術(shù)的數(shù)字化油田建設(shè)成功模式，旨在促進(jìn)油田數(shù)字化水平、油井產(chǎn)量以及工作效率進(jìn)一步提升。其突破了依據(jù)已建場(chǎng)站對(duì)地面工藝進(jìn)行調(diào)整的傳統(tǒng)理念的約束，樹(shù)立起以確保油藏開(kāi)發(fā)需求得到充分滿(mǎn)足為最終目的的新的開(kāi)發(fā)理念，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了參考和借鑒。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著時(shí)代的發(fā)展，依托于石油物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化油田建設(shè)成為石油開(kāi)采領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢(shì)，在采集數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控、物資管理以及地面信息化等方面極具應(yīng)用及推廣價(jià)值。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)全面開(kāi)展油田數(shù)字化建設(shè)是油田信息化建設(shè)的重要內(nèi)容和必經(jīng)環(huán)節(jié)，隨著油田開(kāi)發(fā)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，信息采集及現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)與傳感網(wǎng)結(jié)合程度將會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)，為石油領(lǐng)域大范圍引入物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造了有利條件。

[1]李穎．油氣田物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)單井?dāng)?shù)字化建設(shè)[J]．油氣田地面工程，2013，32（12）：145.

[2]容濤，張乃祿，劉祥周，等．基于物聯(lián)網(wǎng)的智能井場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)[J]．油氣田地面工程，2013，32（9）：27-28.

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.4.040