物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用

李英

摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)科技信息化的逐步發(fā)展，在采油生產(chǎn)建設(shè)中得到了更加廣泛的應(yīng)用，給石油工業(yè)生產(chǎn)帶來很大便利，越來越受到員工的喜歡。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不是對現(xiàn)有技術(shù)的顛覆性革命，而是通過現(xiàn)有技術(shù)與科技信息化的綜合運用，是信息、物質(zhì)、技術(shù)相互轉(zhuǎn)換的方法，有著很強的工程實踐特點。作為一個處于摸索階段的新興專業(yè)，需要在信息收集、改進、芯片推廣、程序算法設(shè)計等方面有所突破，涉及通信技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及RFID技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)等多項知識。因此，新的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)團隊更要找準(zhǔn)專業(yè)方向、夯實基礎(chǔ)，同時增強實踐與應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);石油工業(yè);通信技術(shù)

一直以來，采油生產(chǎn)現(xiàn)場采用人機管理模式，或多或少會存在資料錄取誤差和問題發(fā)現(xiàn)的時間差。近幾年，物聯(lián)網(wǎng)慢慢地走到了生產(chǎn)現(xiàn)場，停井報警儀等裝置的應(yīng)用，發(fā)揮了強大的科技作用，員工也越來越接受這項技術(shù)。因此，生產(chǎn)運行管理必然要走上科技發(fā)展之路，這就需要采用先進的管理理念，技術(shù)手段和方法，對生產(chǎn)經(jīng)營各個環(huán)節(jié)有效管理，形成閉環(huán)的生產(chǎn)過程和設(shè)備高效運行的周期管理。按照公司提出的本著簡單、實用、低成本的原則開展物聯(lián)網(wǎng)安裝工作，2017年10月正式啟動物聯(lián)網(wǎng)工程項目，率先在部分采油隊進行試點實驗，在采油班組的采油間、注水間安裝物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)裝置。在安裝過程中發(fā)現(xiàn)部分程序還可以繼續(xù)優(yōu)化，在原有基礎(chǔ)上還可以繼續(xù)改進，為保證生產(chǎn)高效運行及提質(zhì)增效做出有力保障。

1物聯(lián)網(wǎng)工程現(xiàn)有技術(shù)使用過程中存在的問題

石油物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的一個分支。石油物聯(lián)網(wǎng)是利用各種在線的、實時測量的感知設(shè)備，諸如安裝在油氣水井、管道、油氣處理、加工、儲運設(shè)備上的各種儀表、射頻識別標(biāo)簽（RFID）和油氣田勘探開發(fā)生產(chǎn)現(xiàn)場的視頻攝像機、紅外感應(yīng)器、定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議連接到企業(yè)網(wǎng)，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。公司在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與生產(chǎn)實踐的結(jié)合，自主研發(fā)一套系統(tǒng)并應(yīng)用于生產(chǎn)，需要對其進行大量、復(fù)雜、巧妙的處理才能規(guī)范動作。從先期的投運情況看，還存在一些問題，需要進一步完善和研究。

1.1原使用技術(shù)中，在注水間內(nèi)每口注水井一塊電子水表，每塊電子水表一個電源，存在的最大問題就是當(dāng)一塊水表的電源發(fā)生故障時，會導(dǎo)致整個注水間內(nèi)的所有電源出現(xiàn)故障，極大影響了電子水表的監(jiān)測工作及注水參數(shù)的采集。

1.2原注水間內(nèi)的布線具有局限性，沒有考慮日常工作的便捷性及安全性，缺乏設(shè)計的合理性，所有物資也更多，而且給運行后的維修帶來很多不便，增加日常管理的工作量。

1.3當(dāng)系統(tǒng)運行不正常，單塊電子水表出現(xiàn)故障損壞后，同時會影響其它電子水表也不能正常工作，缺少電源保護。連帶問題突出。

2物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用

啟動先進控制與優(yōu)化應(yīng)用，完成總體設(shè)計并開始試點實施。通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)，實現(xiàn)信息化與自動化有效集成，大幅提升一線員工的勞動生產(chǎn)率，改善工作環(huán)境，促進生產(chǎn)運行模式變革。本著科學(xué)、安全、實用、降耗的原則，在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工程運行一段時間后，對現(xiàn)有技術(shù)中存在的諸多問題進行了分析，采取技術(shù)手段對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行優(yōu)化，使物聯(lián)網(wǎng)工程管理再上一個新水平。

2.1優(yōu)化改造水井所用水表電源。原來每塊水表用一個電源，在不改變技術(shù)參數(shù)情況下改造成每個井組所有水表共用一塊電源，按平均每個井組12口井水井計算，每個井組可節(jié)約水表電源11個。

2.2改進接線方式。加裝T型接頭代替原來的每塊水表分別布線，在不改變技術(shù)要求的同時，每塊水表施工可節(jié)約電纜20米。

2.3在每塊水表T型接頭處加裝保險。避免了單塊水表損壞而影響其他水表正常采集數(shù)據(jù)，保護水表不被損壞。

3解決的關(guān)鍵技術(shù)

從物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工程的實施，前期安裝、運行管理、后期維護是三個不可分割的整體。前期安裝質(zhì)量決定后期維護的難易程度，而且每個采油工作間的情況不同，工藝流程差異也較大，現(xiàn)場安裝人員需要臨時設(shè)計和加工，并且在關(guān)鍵技術(shù)上要有很強的操控性。

3.1采用公用電源時，電源電壓必須控制在合理范圍內(nèi);

3.2T型接頭改變以往老式的纏線方式，設(shè)計成快速卡扣接頭，即插即拔，安全可靠，方便快捷;

3.3單塊電子水表處設(shè)有保險，目前現(xiàn)場所使用的保險較大，安裝不便，需要設(shè)計一個小型的保險裝置以滿足生產(chǎn)需要。

4物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用

在注水間內(nèi)對設(shè)計的三個方案進行統(tǒng)一規(guī)劃，從布線、安裝、擺放到使用，符合安全規(guī)定，符合生產(chǎn)要求。在保證注水系統(tǒng)正常錄取參數(shù)的情況下，主要研究共用一塊電源的各項數(shù)據(jù)在合理量程范圍內(nèi)，使入戶220V電壓通過變壓器輸出為24V工作電壓。在布線過程中考慮日后使用的安全及規(guī)范性，采用小型T型接頭，此接頭的使用代替了原來的每塊水表分別布線的繁瑣模式。在T型接頭處加裝保險，起到了對電源及電子水表的有效保護，解決了一處出現(xiàn)故障而不會影響其它設(shè)備正常工作的難題。

經(jīng)過專項小組的研究及設(shè)計，形成了一套物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)，并選擇了一個采油班組進行現(xiàn)場實施。安裝小組人員首先根據(jù)每個注水間的井?dāng)?shù)及水井井口工藝流程距墻壁的距離和位置，現(xiàn)場設(shè)計布線線路，在線路的合適位置加裝了T型接頭，即插即拔，科學(xué)實用。同時安裝共用電源和水表保護。進行現(xiàn)場調(diào)試后，系統(tǒng)參數(shù)達到了規(guī)定要求，并且滿足了正常注水及流量控制的需要。物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)的成功應(yīng)用為后續(xù)的工程開展墊定了扎實的基礎(chǔ)。

5效果評價

物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)是采油隊實現(xiàn)信息化管理的初次實踐。按平均每個井組12口水井計算，從每個井組平均節(jié)約水表電源11個計算，電源單價390元，全廠70多個井組可節(jié)約30萬元。另外，加裝T型接頭，全廠共可節(jié)約電纜15000米左右，節(jié)約資金10萬元。在T型接頭處加裝保險，有效保護了水表正常使用。使水表不會被電流流動狀態(tài)下被損壞，水表單價4000元，全廠830口水井，此項改造可保護資產(chǎn)330多萬元。

從現(xiàn)場設(shè)備安裝調(diào)試到大數(shù)據(jù)分析，生產(chǎn)效率大幅提升。公司高度重視物聯(lián)網(wǎng)工程建設(shè)，2015年開始實施停井報警自動化管控，2016年全面投運，2017年實現(xiàn)無人值守定期巡檢的管理方式生產(chǎn)，2018年已經(jīng)達到公司旗下的全部采油單位全覆蓋。為滿足石油生產(chǎn)精細(xì)管理的生產(chǎn)需要，不斷改進技術(shù)，形成一套高效數(shù)據(jù)采集的實施方案，使數(shù)據(jù)采集端更簡單更實用。目前，信息化管理體系已經(jīng)全部建成，形成了符合本油田信息化網(wǎng)絡(luò)管理的解決辦法，探索出了低成本精細(xì)采油的自動化建設(shè)與維護技術(shù)系列，為公司低成本效益開發(fā)與推廣奠定了良好的基礎(chǔ)。