物聯(lián)網(wǎng)技術在數(shù)字油田中的應用

李靜

摘 要：數(shù)字油田體系涉及的技術環(huán)節(jié)眾多，稍有不慎，容易出現(xiàn)不同程度的隱患。文章在油田數(shù)字化和物聯(lián)網(wǎng)理論的基礎上，探討了如何將物聯(lián)網(wǎng)技術應用到油田數(shù)字化建設中。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術;數(shù)字油田;油田物聯(lián)網(wǎng)

近幾年云計算、通信網(wǎng)絡、RFID以及傳感器等新技術應用越來越廣泛，為物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。在石油行業(yè)發(fā)展過程中，信息化建設始終是重點內容，其作用也是非常顯著。當前油田信息化進程中，已經進入了數(shù)字化油田的關鍵時期，標志著油田信息化已經實現(xiàn)了科學化、模型化、網(wǎng)絡化和數(shù)字化的目標。

一、數(shù)字油田相關概念

數(shù)字油田這一概念最早引申“數(shù)字地球”概念，核心思想為實現(xiàn)油田自動化與信息化理念。經過幾十年的發(fā)展與實踐，數(shù)字油田在發(fā)展規(guī)劃與主體技術方面得到顯著加強，成為近些年國內外關注的發(fā)展熱點，值得研究與推廣。介于我國基本國情與主要發(fā)展路線，我國油田企業(yè)在數(shù)字油田建設路線方面主要圍繞“一條主線、兩個基礎、三類系統(tǒng)與四個中心”進行有效開展，致力于實現(xiàn)數(shù)字化管理要求，全面建設數(shù)字油田體系。經過多年的研究與實踐，我國數(shù)字油田廣泛地結合物聯(lián)網(wǎng)技術，進一步優(yōu)化了數(shù)字油田體系結構，取得較好的應用效果。

二、數(shù)字化油田構建方案

實時性、不間斷性是物聯(lián)網(wǎng)技術主要特征，即在油田管理期間把開采現(xiàn)場、存儲倉庫以及地震區(qū)域等油田工作現(xiàn)場當成信息原點，同時使用自動化的儀器對數(shù)據(jù)進行采集。數(shù)據(jù)采集設備專業(yè)性極強，通過事業(yè)設定好相關程序，可以實現(xiàn)連續(xù)采集，并在WiFi網(wǎng)絡和光纖網(wǎng)絡等傳輸線路之下，將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⒐芾碇行?。通過以上數(shù)據(jù)分析，可以為油田管理人員提供可靠的決策依據(jù)，便于其作出準確的決策，因為這樣不會受到人為因素的影響，所以判斷也比較客觀。對于采集到的數(shù)據(jù)要先合并，然后進行分析和計算，根據(jù)地址資料構建起分析模型，同時可以實時分析油田的基本情況，判斷油田是否處于正常運轉狀態(tài)，其中最重要的判斷依據(jù)是各項指標是否達標。在診斷結束以后，可以第一時間為現(xiàn)場管理人員、施工人員反饋數(shù)據(jù)，整個階段可以發(fā)揮出分析數(shù)據(jù)的功能，高效便捷，同時與以往油田管理相比，極大減少了實際工作量。在數(shù)字化油田建設中應用物聯(lián)網(wǎng)技術，關鍵是整合了油田開發(fā)專業(yè)技術、自動化技術以及計算機網(wǎng)絡技術，建立起了專業(yè)性極強的數(shù)字化管理系統(tǒng)。在現(xiàn)代油田管理中采取這些技術，可以保證油田生產的安全，提升產量，并減少人員工作量，避免設備嚴重損耗。

三、物聯(lián)網(wǎng)技術在數(shù)字油田中的具體應用

3.1傳感器技術

目前，油田物聯(lián)網(wǎng)建設過程中，數(shù)字油田需要獲取關

于油井、聯(lián)合站等采油設備的關鍵數(shù)據(jù)及參數(shù)信息，目的在于實時監(jiān)控采油設備的內部運行溫度、壓力、流量等信息，確保油田生產安全、合理。在這一過程中，通過安裝傳感器可以最大限度地提升油田生產水平，如確定待檢測對象的全部信息，滿足油田物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點設備及裝置的相關需求?？梢哉f，傳感器技術是油田物聯(lián)網(wǎng)的核心技術，能夠充分體現(xiàn)一體化與低功耗的技術要求。

3.1.1一體化要求

一體化無線示功圖傳感器屬于當代比較先進的新型傳感器設備，利用加速度原理與荷載傳感器應用原理集成一體，快速提取位移信息，并獲取荷載信號。最重要的是，利用數(shù)字濾波與加速度求解方法可以準確獲取油井運行參數(shù)信息，如荷載信息、位移數(shù)據(jù)等。

3.1.2低功耗要求

石油鉆采開發(fā)與生產輸送工作往往多處于環(huán)境較惡劣的偏遠區(qū)域，電力資源匱乏，且缺乏供電場所，很容易導致油田開采工作受限，或者是出現(xiàn)安全事故。為了有效解決上述問題，相關人員選擇應用微功耗計量技術，利用電池供電的流量儀表計算油量消耗情況，并根據(jù)具體的測量數(shù)據(jù)，確定油田生產要求。其中，選取功耗低的芯片是當前石油企業(yè)實現(xiàn)低能耗開發(fā)的主要舉措。舉例而言，基于MSP430超低功耗結構大體上可以有效加強傳感器的運行效果，并延遲系統(tǒng)電池的使用壽命，可以規(guī)避以往能耗程度過高的問題，應用意義較強。

3.2數(shù)據(jù)通信技術

3.2.1 GPRS技術

GPRS技術是GSM的衍生技術，屬于分組交換的數(shù)據(jù)承載與傳輸方式。一般允許用戶在端與端分組的轉移模式下完成數(shù)據(jù)輸送工作，不需要利用其他附加資源，如電路交換模式的網(wǎng)絡資源等，就可以完成數(shù)據(jù)傳輸、接收等工作。比較適用于間斷性較強或者突發(fā)性較強的油田開采工作。結合以往的實踐經驗來看，基于GPRS通信的油田開發(fā)遠程監(jiān)測系統(tǒng)大體上可以為待測區(qū)域內的油田，成立遠程測控體系，便于輔助操作人員完成數(shù)據(jù)采集、分析與處理工作。

3.2.2 Zigbee技術

Zigbee技術具備功耗低、傳輸距離遠等優(yōu)勢，利于便攜或者移動設備使用，屬于低速率無線連接技術中的一種類型?；赯igbee技術的無線傳感器網(wǎng)絡能夠最大限度地滿足油田生產需求，如可以利用自身的特性完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集布置工作。在此過程中，不需要額外布線處理，便于節(jié)約施工資源與建設成本。即便是現(xiàn)場某一設備存在問題，也不會并發(fā)性地影響其他設備正常運轉，有效增加了運行系統(tǒng)的安全程度。最重要的是，處于局域網(wǎng)內，可由ZigBee網(wǎng)絡完成數(shù)據(jù)傳輸工作，甚至可以用于環(huán)境惡劣地區(qū)當中，完成環(huán)境監(jiān)測與工業(yè)生產監(jiān)視工作。

3.2.3工業(yè)無線網(wǎng)絡-WIA技術

WIA屬于我國自主研發(fā)的無線網(wǎng)絡規(guī)范，主要用于工業(yè)過程自動化生產當中。WIA主要采用分簇組織架構與骨干MESH網(wǎng)絡，在架構形式方面主要結合拓撲結構，具備安全、可靠的網(wǎng)絡體系特征。其中，多路徑MESH路由器有效實現(xiàn)了端到端之間的通信安全性，規(guī)避以往通信安全程度不高的現(xiàn)象。與此同時，集中式與分布式相結合的系統(tǒng)管理模式進一步拓寬了油田物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展途徑，具有一定的應用價值。

四、結語

建設數(shù)字油田體系可以說是現(xiàn)代石油企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關鍵舉措，必須予以高度重視。在數(shù)字化油田當中應用物聯(lián)網(wǎng)技術，有助于數(shù)字化油田在生產過程中以及管理中效率的提升，同時，使得數(shù)字化的油田管理更加地智能化與信息化，可以推動數(shù)字化油田的健康發(fā)展和持續(xù)性發(fā)展。

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