無(wú)線通信在油氣田井場(chǎng)站的應(yīng)用

中國(guó)石油西南油氣田通信與信息技術(shù)中心 羅 蓓

無(wú)線通信技術(shù)是一種現(xiàn)代先進(jìn)通信技術(shù),其在油氣田井場(chǎng)站中的應(yīng)用日益廣泛，在油氣田信息化中也扮演著至關(guān)重要的角色。無(wú)線通信技術(shù)經(jīng)過(guò)不斷應(yīng)用及實(shí)踐,技術(shù)逐漸成熟,也應(yīng)用在了更多的企業(yè)、公司的經(jīng)營(yíng)及生產(chǎn)場(chǎng)景，本文主要就無(wú)線通信傳輸技術(shù)在油氣田井場(chǎng)站的應(yīng)用情況進(jìn)行了論述。

目前，眾多油田開始數(shù)字化轉(zhuǎn)型，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息化程度越來(lái)越高，對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俾始胺€(wěn)定性的要求也日益變高。但很多油氣田的井場(chǎng)站存在地處偏遠(yuǎn)，自然條件惡劣等特點(diǎn)，要求數(shù)據(jù)傳輸必須可靠，傳統(tǒng)有線通信方式難以實(shí)現(xiàn)，因此需采用無(wú)線通信的方式，適應(yīng)極端自然條件下數(shù)據(jù)的傳輸。目前多數(shù)偏遠(yuǎn)井站已采用3G傳輸，部分井站也采用4G傳輸，這兩種傳輸方式在很大程度上解決了偏遠(yuǎn)井站傳輸問(wèn)題。

1 無(wú)線通信的簡(jiǎn)介

1.1 3G無(wú)線通信

3G無(wú)線技術(shù)是高速傳輸?shù)姆涓C移動(dòng)通信技術(shù)。3G技術(shù)都是基于CDMA（即碼分多址），分別是中國(guó)電信的CDMA2000，遵照3GPP2標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)移動(dòng)的TD-SCDMA，和中國(guó)聯(lián)通的WCDMA技術(shù)，遵照3GPP標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 4G無(wú)線通信

4G無(wú)線通信，是基于0FDM（即正交頻分多址）的一種全I(xiàn)P全數(shù)字，具有超過(guò)2Mb/s的傳輸能力、在移動(dòng)環(huán)境下速率可達(dá)到100Mbps、在靜止環(huán)境下速率可達(dá)到1Gbps以上的、能夠支持各種應(yīng)用，且能在靜止和移動(dòng)之間方便切換，可滿足油氣田多種高帶寬業(yè)務(wù)的發(fā)展需要。目前井場(chǎng)站試用的運(yùn)用商為中國(guó)移動(dòng)。

1.3 無(wú)線參數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)及頻段：LTE TDD:2600/2300MHz；UMTS:2100/900MHz；GSM:850/900/1800/1900MHz；RxDiv Band:UMTS 2100/900MHzLTE TDD 2600/2300MHz

編碼方案：LTE/UMTS/HSPA+/HSDPA/HSUPA/WCDMA/EDGE/GSM

通信帶寬：LET FDD:DL 100Mbps/UL 50Mbps

發(fā)射功率：WCDMA/HSDPA:24dBm LET:23dBm

接受靈敏度：<-109dBm

1.4 無(wú)線傳輸平臺(tái)軟件功能

支持VPN安全隧道功能,包括PPTP+MPPE+MPPC和IPSEC+L2TP

支持高速HSPDA/HSUPA功能

支持IPTABLES防火墻，包過(guò)濾功能

支持多種協(xié)議：TCP/IP，UDP，ICMP，SMTP，HTTP，POP3，OICQ，TELNET，F(xiàn)TP等

支持動(dòng)態(tài)路由和靜態(tài)路由

支持DHCPD/DHCP功能

支持NAT功能，如SNAT，DNAT

支持動(dòng)態(tài)DDNS

支持DMZ主機(jī)

支持APN/VPDN網(wǎng)絡(luò)

方便的WEB配置，支持遠(yuǎn)程WEB管理

支持多種無(wú)線撥號(hào)方式：自動(dòng)分配，指定IP，指定本地對(duì)端IP

支持實(shí)時(shí)時(shí)鐘sntp，在線更新時(shí)間

多種喚醒方式（電話、短信、本地?cái)?shù)據(jù)）

圖1 無(wú)線接入業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)模型

支持上網(wǎng)時(shí)間段管理

支持DTU功能

方便易用的COM及SYSLOG系統(tǒng)診斷，調(diào)試功能

支持日志查看

2 無(wú)線通信在油氣田的應(yīng)用及現(xiàn)實(shí)意義

2.1 無(wú)線通信在油氣田的應(yīng)用

目前，大部分油氣田場(chǎng)站采用3G4G無(wú)線傳輸，利用L2TP隧道技術(shù)構(gòu)建虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。生產(chǎn)一線各類生產(chǎn)單元可使用無(wú)線3G路由器通過(guò)3G無(wú)線VPDN網(wǎng)絡(luò)安全地訪問(wèn)各油田內(nèi)部的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)或應(yīng)用系統(tǒng)。各生產(chǎn)場(chǎng)站的生產(chǎn)數(shù)據(jù)能通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)礁饔吞锷a(chǎn)網(wǎng)內(nèi)相關(guān)系統(tǒng)。無(wú)線接入業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)模型如圖1所示。

無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用主要承載以下業(yè)務(wù)。

2.1.1 數(shù)據(jù)采集及傳輸

在油氣生產(chǎn)過(guò)程中，需要利用井眼搭建油氣通道，這個(gè)過(guò)程中需要利用傳感器等儀器儀表結(jié)合無(wú)線傳輸技術(shù)完成井底數(shù)據(jù)的采集，從而地質(zhì)、軌跡等相關(guān)的信息，另一方面，利用傳感器完成井口數(shù)據(jù)采集，再通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)搭建的網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境，進(jìn)行井口溫度、壓力等數(shù)據(jù)的收集、傳輸，最終完成油氣井?dāng)?shù)據(jù)的采集、處理，保證了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)具有較高的應(yīng)用價(jià)值。在以上油氣生產(chǎn)開發(fā)工程中，無(wú)線通信技術(shù)發(fā)揮了重要的作用，無(wú)線通信技術(shù)讓生產(chǎn)數(shù)據(jù)獲取更加高效便捷，保障了石油企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及可靠性。

2.1.2 井場(chǎng)視頻監(jiān)控

在油氣生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)搭建生產(chǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)無(wú)線傳輸系統(tǒng)為視頻監(jiān)控終端、硬盤錄像機(jī)等設(shè)備提供良好的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)油氣生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像監(jiān)控、視頻的本地儲(chǔ)存，同時(shí)將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信息實(shí)時(shí)通過(guò)無(wú)線通信系統(tǒng)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)油氣生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2.2 無(wú)線通信在油氣田中的現(xiàn)實(shí)意義

在油氣田勘探開發(fā)及生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用，有著重要的意義。特別是提高工程的安全水平、降本增效、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的柔性和增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性幾個(gè)方面。

利用無(wú)線通信技術(shù)，可提升油氣田生產(chǎn)的安全水平，搭建有線傳輸網(wǎng)絡(luò)，往往需要大量的光纖、桿路等材料和翻山越嶺的布線施工，在這過(guò)程中，施工人員會(huì)到危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行施工作業(yè)。但采用無(wú)線通信技術(shù)，就可避免這些危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的施工作業(yè)。另一方面，由于搭建無(wú)線通信，現(xiàn)場(chǎng)不用進(jìn)行電力線纜的布放，因此避免了電力施工操作的一系列安全風(fēng)險(xiǎn)。

在油氣田場(chǎng)站搭建有線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)時(shí)，會(huì)面臨許多問(wèn)題，特別是地處深山老林的偏遠(yuǎn)井場(chǎng)站，往往不僅受到地理環(huán)境的影響，且存在有線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)搭建施工工期長(zhǎng)，費(fèi)用高等問(wèn)題。若在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)附近有通信基站，則可采用無(wú)線傳輸方式，只需要完成必要的調(diào)試，便能搭建好無(wú)線傳輸系統(tǒng)。對(duì)比光纜等有線傳輸方式，無(wú)線傳輸方式不僅節(jié)省了光纜資源，規(guī)避了施工過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)和施工費(fèi)用，并且能快速搭建偏遠(yuǎn)生產(chǎn)場(chǎng)站網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的靈活性，從而提升了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的柔性，當(dāng)由于油氣產(chǎn)能調(diào)整時(shí)，需要將一口井的網(wǎng)絡(luò)及傳輸設(shè)備移至另一個(gè)生產(chǎn)場(chǎng)所,只需要將整套無(wú)線設(shè)備轉(zhuǎn)移即可,在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，增加減少各個(gè)終端也相當(dāng)便捷。光通信傳輸系統(tǒng)很容易遭到自然災(zāi)害及人為破壞，一旦光纜中斷，將影響油氣田生產(chǎn)數(shù)據(jù)的傳輸，造成惡劣影響。

在油氣田勘探開發(fā)及生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)線通信技術(shù)被廣泛應(yīng)用，讓井下作業(yè)和地面建設(shè)都建立了無(wú)線傳輸通道，確保了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)及時(shí)高效的傳回監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的全面監(jiān)控。幫助油氣田企業(yè)提高了生產(chǎn)的安全性以及科學(xué)性，對(duì)勘探開發(fā)及生產(chǎn)過(guò)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和收集，提油氣生產(chǎn)的整體效率。

結(jié)束語(yǔ)：本文主要介紹了無(wú)線通信技術(shù)，及無(wú)線通信在油氣田井場(chǎng)站的應(yīng)用及意義，部分地區(qū)井站因自然地理?xiàng)l件，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況等不同，無(wú)線通信質(zhì)量有所差別，需在今后的技術(shù)研發(fā)中去進(jìn)一步改善。隨著無(wú)線通信技術(shù)不斷更新進(jìn)步，相信更多的技術(shù)性問(wèn)題也會(huì)被逐一解決。無(wú)線通信，不僅僅應(yīng)為偏遠(yuǎn)井站提供通信服務(wù)，也應(yīng)成為眾多采用有線通信井站的備用通信方式，防止因光纜中斷影響生產(chǎn)業(yè)務(wù)，保障油氣田數(shù)據(jù)傳輸正常進(jìn)行。