智慧油田數據采集與遠程監(jiān)控分析

彭元文，萬 駿，田曉嵐

（新疆油田公司數據公司，新疆 克拉瑪依 834000）

0 引言

伴隨著物聯網技術的全面應用及發(fā)展，油田數據采集與監(jiān)控等技術在我國的基礎油田生產項目中獲得了較為深入的應用，特別是國內外的各類油氣企業(yè)都在積極探索數字化油田，并朝著智能化方向轉型，核心是讓決策者借助可視化智能技術充分探知油田生產的動態(tài)，為其做出正確決策給予重要的數據支持。

1 智慧油田概念

智慧油田是油田生產發(fā)展的重要趨勢，其重點在于打造專業(yè)的信息平臺，此平臺通過運用高速網絡技術、可視化與虛擬現實技術、空間信息技術來實現多項功能的開發(fā)（如預測、評價、協同、預警、管控等）和資源的優(yōu)化配置，資源開發(fā)過程中充分發(fā)揮人的主導作用和實現精細化管理，最終實現智慧油田開發(fā)經濟效益、社會效益最大化［1］。

想要打造完善的智慧油田信息平臺，油田企業(yè)需要建立內部數據庫以及協同軟件來實現智慧油田信息平臺的多功能價值（智慧油田預測、評價、協同、預警、管控等）。運用云計算的分布式處理、數據庫和云儲存、人機聯作（以人為主）等技術來提高智慧油田協同軟件和數據庫的建設與運行效率。同時，數據庫和協同軟件的研制與開發(fā)需要契合智慧油田平臺建設的長期需求［2］。

2 智慧油田數據采集與遠程監(jiān)控具體技術介紹

2.1 傳感器網絡智能技術

2.1.1 無線傳感器

此項技術是一種被具體應用在無人看守的情況下，以實現對周圍環(huán)境或監(jiān)控數據的自動化收集的專業(yè)技術。在油田動態(tài)化監(jiān)控中，無線傳感器網絡結構主要分為以下3 層。第一，數據收集層。在油田實際開發(fā)的過程中，在井、站等區(qū)域布控多樣化的專業(yè)傳感器裝置，依據現場實際狀況，利用專業(yè)輔助設備，對現場油田環(huán)境的壓力、溫度等參數開展動態(tài)化感應及測量，同時借助傳感器節(jié)點的無線數據傳輸功能，與各個節(jié)點開展協同化運作。第二，數據專項傳輸層。在收集到數據之后，將信息動態(tài)化傳輸到無線管控裝置中，同時借助無線信息傳輸技術，再將數據傳輸到監(jiān)管中心，在收集了傳感節(jié)點的相關數據之后，借助專業(yè)的系統(tǒng)模塊，對節(jié)點數據開展有針對性的篩選，以剔除有誤的數據。在數據傳輸階段，需要切實關注網絡的平穩(wěn)性運作。第三，決策應用層。監(jiān)管中心在對數據開展專項篩選的過程中，借助專業(yè)軟件對數據展開智能化解析，同時依據管理以及應用的實際需要進行數據展示。其中，監(jiān)管中心的重點運作目標便是應用專業(yè)軟件，以實現對油田生產階段數據的有效收集、整合及應用［3］。

2.1.2 光纖傳感器

與無線類傳感器相比，光纖傳感器的抗干擾能力較強，在智慧化油田建設中具有無法取代的作用。借助光纖傳感器，可進一步滿足管道的動態(tài)化監(jiān)測需求，同時對井下溫度以及壓力等多樣化參數開展動態(tài)化線上反饋，滿足油田井下持續(xù)性傳感以及油田動態(tài)化監(jiān)管的實際需求。此類傳感器裝置通常分為功能型以及傳光型兩種，前者主要是利用自身結構簡易、防腐蝕性較強等特征制作的傳感器，后者則是將其他敏感元件與光纖互相融合構成的傳感器。

2.2 動態(tài)化監(jiān)控通信網絡建設

2.2.1 衛(wèi)星通信技術

此項技術包含數據壓縮、準數據同步以及智能衛(wèi)星天線等技術，借助專項通信系統(tǒng)，可對戶外地形開展有效勘測［4］，同時將勘探數據精準傳輸到企業(yè)管控中心，從而為決策者提供重要的現場數據，方便對施工現場的突發(fā)情況進行迅速且有針對性的處理，防止相關問題進一步加重。與此同時，借助衛(wèi)星通信系統(tǒng)，可實現圖文信息傳輸，將整體衛(wèi)星通信系統(tǒng)接入油田網絡，再將管控站點接入各區(qū)域語音中繼線路，便可實現所有端口與油田管理端口的連接。在對油田動態(tài)化監(jiān)控階段，可有效結合專業(yè)的衛(wèi)星通信技術，全面提升油田生產監(jiān)控工作效率與質量。值得關注的是，在具體的工作中，應用衛(wèi)星通信技術實現對油田動態(tài)化監(jiān)控的難度較大，其中不單單需要考慮專業(yè)團隊的建設問題，同時還需進一步提高國內衛(wèi)星通信技術的整體水準。

2.2.2 TD-LTE 無線通信技術

此項技術可對系統(tǒng)整體干擾進行有效控制，從而獲得更為理想化的頻譜效率，切實提升生產業(yè)務的整體質量。在如今物聯網持續(xù)發(fā)展與革新的趨勢下，推動油田智能化與數字化管控成為終極目標。國內智能化油田建設的關鍵便是通信網絡的完善化建設。由于相關數據存儲方式不統(tǒng)一以及網絡協議標準性不足，國內還未形成規(guī)模較為可觀的專業(yè)油田網絡監(jiān)管體系，而TD-LTE 無線通信技術的深入應用可以更好地支持國內龐大的油田物聯網監(jiān)管系統(tǒng)的整體建設?，F階段，越來越多的油田企業(yè)借助此項技術逐步創(chuàng)建了自身專屬的局域網，以實現內部數據資源的高效且穩(wěn)定共享。借助信號調控、編碼能提升終端設備發(fā)射功率，以及全面控制數據傳輸階段比特數據流延緩狀況。與此同時，應用此項技術可實現對油田傳輸系統(tǒng)的信道拓展，當信道同時被頻分和時分占用時，所傳輸的幀比特流可實現高效化對各類信道進行轉換，規(guī)避油田現場強干擾以及負面因素出現，進一步提高動態(tài)化監(jiān)控的質量和效率［5］。

3 智慧油田數據采集和遠程監(jiān)控建設面臨的阻礙

3.1 面臨多種應用軟件的融合壓力

現階段，許多油田企業(yè)在智慧化發(fā)展建設過程中面對復雜多樣的應用軟件和建設數據庫，以及研制與開發(fā)協同軟件等工作時，無法實現高效且平穩(wěn)運作，導致智慧油田功能實際應用效果并不理想。

3.2 專項資金數額要求較高

智慧油田運作過程中，“數據采集+傳輸+接收+儲存”設備、虛擬裝置、網絡寬帶裝置、遠程操作裝置以及控制平臺等裝置設備需要耗費大量的資源。同時，數據庫和大量協同軟件的研制開發(fā)，以及專業(yè)人才的引進和培養(yǎng)也需要企業(yè)投入大量的建設資源［6］。此外，還需要配套建立完善的基礎設施才能確保數據庫、協同軟件、各項硬件設施的功能最大化。多項建設項目的資金投入會急劇增加油田企業(yè)的成本消耗。

3.3 區(qū)域發(fā)展存在差距

智慧油田建設在我國各地的油田企業(yè)中陸續(xù)展開，但是各地油田油藏類型、開發(fā)特點和階段、地勢特征和水文特征、油田企業(yè)發(fā)展狀況等多項內容存在差異，建設智慧油田的難易程度和建設速度也會存在一定差距。

3.4 人才綜合素質要求較高

智慧油田涉及多項高技術含量、信息化水平較高的軟件和系統(tǒng)，因此需要油田企業(yè)建設一支油田開發(fā)專業(yè)水平高、互聯網技術（Internet Technology，IT）專業(yè)技能強的綜合型人才隊伍來配合各項軟件與硬件設施的運用。這就需要智慧油田企業(yè)各部門崗位的工作人員具備極高的專業(yè)水平及責任心。但需要重視的是，現階段智慧油田在建設發(fā)展中缺乏綜合型人才［7］。

4 智慧油田數據采集與遠程監(jiān)控體系構建的措施

當前，在智慧油田數據采集與遠程監(jiān)控體系構建的過程中，企業(yè)應當從人才的教育管理、區(qū)域生產的具體狀況出發(fā)，對相關工作進行持續(xù)優(yōu)化和改進，并加大資金投入力度，提高各項設施的兼容性，側重提升數據信息管控過程中的工作效率，優(yōu)化現有的工作開展形式。

4.1 提高數據信息處理效率

當前，智慧油田建設過程中涉及的學科相對較多，要想對相關數據信息進行有效采集、分析、整理，還有較大的難度。在此過程中，油田企業(yè)應當提高對相關數據信息處理的質量和效率。例如，引入大數據技術和人工智能技術來完成各項數據的模糊分析、處理，結合神經網絡系統(tǒng)以及專家系統(tǒng)來對當前各設備的運行狀態(tài)進行評估，以此提高相關數據信息的利用效率［8］。

4.2 提高軟硬件設施的兼容性

在智慧油田數據采集和遠程監(jiān)控體系建設的過程中，需要應用多樣化的傳感器，如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器等。不同的傳感器所具有的功能存在較大的差異，每個傳感器作為獨立的單元，其內部的驅動程序需要與系統(tǒng)之間保持高度的兼容性，確保傳感器所接收到的數據信息能夠實時、高效地傳遞到遠程終端設備（Remote Terminal Unit，RTU）控制器中。同時，數據采集以及遠程監(jiān)控體系中還涉及不同的管控層級，企業(yè)應當確保每個層級之間的信息流通能夠正常進行［9］。

4.3 加大資金投入力度

整個油田信息化、智慧化建設工作需要完成對各項軟硬件設施的購置，還需要有專業(yè)技能技術人才對相關設施進行有效的使用，因此在該過程中油田企業(yè)所需投入的資金相對較多，企業(yè)應當加大對相關工作的重視力度，在建設智慧化油田的過程中實施精細化管控策略，對各組件、單元在建設前實施定向化評估，探討其建設的可行性，充分考量安全、成本問題，降低企業(yè)在智慧化建設發(fā)展過程中的財務風險［10］。

4.4 結合區(qū)域具體的生產狀況

在智慧油田建設過程中，不同的生產基地往往有不同的生產狀態(tài)以及生產需求，油田企業(yè)高層領導應當下放相應的權力，讓各基層提出在智慧油田建設過程中所需使用到的各類軟硬件設施，再由企業(yè)高層領導對實際需求進行評估、分析，結合當前油田企業(yè)基層實際工作開展狀況來分配相應資源，切忌在油田智慧化建設過程中采取一刀切的管理策略。油田企業(yè)高層領導應當采取頂層設計策略，確保最大化利用每筆投入建設的資金，緩解油田智慧化建設過程中的資金壓力［11］。

4.5 加強人才的教育培訓

在智慧油田數據采集以及遠程監(jiān)控作業(yè)中，需要更多具備專業(yè)技術以及專業(yè)知識的員工來開展相關工作。在此過程中，油田企業(yè)需要加大相關人才的教育培訓力度，同時積極與高校開展聯合協作，引入更多高質量的人才。相關專業(yè)人才需要具備大數據分析能力以及對相關數據分析軟件的使用能力。簡而言之，相關專業(yè)人才需要具備數據使用意識、互聯網時代的大數據思想，能夠通過分析數據、探討數據來發(fā)現當前生產、制造活動中存在的問題，并提出針對性的解決措施。

5 結 語

數據采集與遠程監(jiān)控系統(tǒng)建設是推動油田企業(yè)智慧化轉型和實現石油企業(yè)經濟效益、社會效益最大化的必由之路，需要石油企業(yè)以及有關部門技術人員不斷提高數據采集與遠程監(jiān)控系統(tǒng)的運用能力，以及不斷優(yōu)化系統(tǒng)功能和硬件、軟件設備。