物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)在智慧油田建設(shè)上的應(yīng)用前景探討

劉紅濤 楊曄

摘要：如果說物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改變了油田的生產(chǎn)方式，區(qū)塊鏈的出現(xiàn)，讓物聯(lián)網(wǎng)為智慧油田帶來的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確和有價值。物聯(lián)網(wǎng)終端分布式的設(shè)備無疑為區(qū)塊鏈的去中心化特征提供了最好的施展場所，物聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈技術(shù)上的匹配，等于無限可能。

關(guān)鍵詞：智慧油田;物聯(lián)網(wǎng);區(qū)塊鏈

1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字油田上的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的傳感器技術(shù)，將模擬信號轉(zhuǎn)換成計算機(jī)可以處理的數(shù)字信號，RFID無線射頻識別實現(xiàn)了對目標(biāo)對象的自動識別并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。在數(shù)字油田應(yīng)用中，各種傳感器對油氣生產(chǎn)過程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集（包括載荷、壓力、溫度、三相電參、流量、閥門開度等），RTU通過zigBee或Rs485等方式和各種傳感器通信，將采集到的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、分析、處理和應(yīng)用，通過分析結(jié)果再對監(jiān)測對象進(jìn)行實時反饋與控制指令的下達(dá)，而這過程中體現(xiàn)的數(shù)字化與智能化，恰恰是數(shù)字油田的核心，數(shù)字油田強(qiáng)調(diào)的是人工智能。

2物聯(lián)網(wǎng)在智慧油田建設(shè)上的癥結(jié)問題

智慧油田是在數(shù)字油田的基礎(chǔ)上融人人的智慧，強(qiáng)調(diào)的是人工智能和人的智慧相結(jié)合，相較數(shù)字油田側(cè)重于數(shù)據(jù)收集，智慧油田更加側(cè)重于數(shù)據(jù)的整理和深度應(yīng)用的發(fā)掘，形成由“數(shù)據(jù)”到“知識”的轉(zhuǎn)變，以這些知識為基礎(chǔ)，對油田生產(chǎn)決策進(jìn)行輔助和指導(dǎo)，從而優(yōu)化傳統(tǒng)工藝流程，提供科學(xué)管理方法，實現(xiàn)由靜態(tài)到動態(tài)、智能到智慧、簡單到深入、被動到主動的跨越。無論是數(shù)字油田還是智慧油田，目標(biāo)都是一致的，最終都是為油田達(dá)到增儲增效，提高采收率和經(jīng)濟(jì)效益。但智慧油田至少比數(shù)字油田多具備兩項功能：前端能夠做到智能感知，后端能夠做到智能洞察。

智慧油田是一個物聯(lián)網(wǎng)的油田，然而物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展至今仍存在運(yùn)營成本過高、安全體系、大數(shù)據(jù)管理、“信息孤島”等問題，這些問題在智慧油田的建設(shè)上日益凸顯。

2.1運(yùn)營成本過高

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)一步的在智慧油田建設(shè)上的應(yīng)用，各個符合A11標(biāo)準(zhǔn)的廠家都進(jìn)入油田，在其推廣的初期，電子標(biāo)簽和讀寫設(shè)備價位都高，使得傳感器與服務(wù)器價格不菲。就拿玉門油田來說，各采油廠新裝設(shè)備都是采用單井單RTU，RTU所采集的單井的有效數(shù)據(jù)也不是特別多，此種采集方式使得企業(yè)運(yùn)營成本支出方面存在很大的壓力。由于各廠家的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同，在SCADA系統(tǒng)沒有建設(shè)的采油廠，各個系統(tǒng)根本無法相互連通，玉門油田現(xiàn)在僅有酒東采油廠建設(shè)有SCADA系統(tǒng)，老君廟、青西、鴨兒峽采油廠的生產(chǎn)管理子系統(tǒng)目前是基于各個廠家的系統(tǒng)于服務(wù)器上搭建的，因而當(dāng)井口設(shè)備出現(xiàn)故障時，只能繼續(xù)使用該廠家的設(shè)備進(jìn)行更換，無形中也將運(yùn)營成本提高。

2.2安全問題

各個采油廠的設(shè)備如果僅在其內(nèi)部專用網(wǎng)絡(luò)里使用，不接入互聯(lián)網(wǎng)，可能不會遭受系統(tǒng)性網(wǎng)絡(luò)攻擊，但這種僵尸物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)沒有任何存在的意義。隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)的問題尤為凸顯，目前的中心化服務(wù)器構(gòu)架將所有的監(jiān)測數(shù)據(jù)和控制信號都由中央服務(wù)器存儲和轉(zhuǎn)發(fā)，如若各廠家數(shù)采客戶端的端口號在服務(wù)器上沒有添加到安全組，會被防火墻所屏蔽掉，個別廠家甚至在最開始指導(dǎo)搭建數(shù)采服務(wù)器時關(guān)閉防火墻，不安裝殺毒軟件，選擇讓服務(wù)器“裸奔”，一旦遭受勒索病毒攻擊，在沒有提前做好數(shù)據(jù)備份或者沒有備用服務(wù)器的情況下，系統(tǒng)直接崩塌。

2.3大數(shù)據(jù)管理與透明性

智慧油田是一個高度信息共享的油田，在SCADA系統(tǒng)目前沒有全面建設(shè)成之前，各采油廠、站庫的數(shù)采服務(wù)器是完全獨立的，數(shù)據(jù)也是獨立存儲的，信息孤島叢生，殊不知全面、高質(zhì)量的信息只有通過共享才能最大限度實現(xiàn)其價值。智慧油田同時也是一個面向應(yīng)用和服務(wù)的油田，隨著與現(xiàn)場傳感器設(shè)備交互的PC端與移動端應(yīng)用不斷開發(fā)，這些大數(shù)據(jù)不斷被挖掘出來，數(shù)據(jù)信息在油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)里透明性、可視化越高，才能徹底的改變油田、更好的服務(wù)油田、實現(xiàn)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，而這些在目前的油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)里仍是癥結(jié)問題。

3區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈?zhǔn)潜忍貛诺牡讓蛹夹g(shù)，類似于互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中的TCP/IP，本質(zhì)上是一個去中心化的分布式數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧油田建設(shè)上所面臨的問題和挑戰(zhàn)日益明顯，區(qū)塊鏈的出現(xiàn)給這些問題的解決提供了可能性。

隨著低成本油氣物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，終端傳感器的普及使得中心服務(wù)器在計算和能耗方面存在巨大壓力。區(qū)塊鏈點對點的分布式數(shù)據(jù)傳輸和存儲架構(gòu)直接顛覆了物聯(lián)網(wǎng)舊有的中心架構(gòu)，不再需要引入大型數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)同步和管理控制，所有數(shù)據(jù)采集與指令發(fā)送都是通過區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)塊由整個系統(tǒng)中具有維護(hù)功能的節(jié)點來共同維護(hù)。分布式環(huán)境下數(shù)據(jù)的加密保護(hù)和驗證機(jī)制使得物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點信息記錄后不可篡改，物聯(lián)網(wǎng)的隱私安全得到解決。同時區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)任何人都可通過公開的接口進(jìn)行查詢和開發(fā)相關(guān)應(yīng)用，信息高度透明下不再有孤島存在。當(dāng)然，私有區(qū)塊鏈的建設(shè)使得這些數(shù)據(jù)也僅在公司內(nèi)部使用。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧油田上是有廣闊的應(yīng)用前景的，區(qū)塊鏈與其技術(shù)上的匹配，也必將油田信息化的發(fā)展和油田現(xiàn)代化管理水平提升到新的高度。