基于物聯網技術的油田數字化建設

彭越 南寧學院

基于物聯網技術的油田數字化建設

彭越 南寧學院

物聯網技術是對互聯網技術的繼承和發展，其將用戶端擴展至任何物品，并確保物品相互間信息傳遞及通信的實現。基于CDMA通信網絡技術的油井生產遠程監控系統由數據遠程采集傳輸系統、遠程分析管理系統以及遠程控制系統等三部分構成。借助物聯網技術全面開展油田數字化建設是油田信息化建設的重要內容和必經環節，隨著油田開發進程的不斷推進，信息采集及現代化計算機通信技術的迅猛發展，互聯網、移動通信網與傳感網結合程度將會進一步加強，為石油領域大范圍引入物聯網創造了有利條件。

物聯網技術；數字化油田；油井監控

物聯網技術就是以約定協議為依據，借助射頻識別、全球定位系統、紅外感應系統以及激光掃描器等技術設備，在物品與互聯網之間建立起有效連接，開展交換信息、通信等操作，進而實現準確定位、智能識別、實施跟蹤及監管的網絡技術。物聯網技術是對互聯網技術的繼承和發展，其將用戶端擴展至任何物品，并確保物品相互間信息傳遞及通信的實現。

1 物聯網技術的應用

數字化油田建設就是要面向油氣田，圍繞石油氣生產流程構建涉及開發、勘探、地面建設、儲運銷售以及企業管理等數個專業的綜合數據體系。數字化油田建設實現了對多個專業數據及應用系統的有效融合，在不斷優化油氣田生產及管理流程的前提下，通過可視化技術、現實虛擬技術以及模擬仿真技術等實現數據可視化及表達方式多維化[1]。除此之外，利用智能化分析模型對經營管理過程中的相關信息進行分析，可為領導層做決策提供可靠的依據，實現對生產力及管理潛力的充分發掘，使企業在生產及管理過程中更加充分地利用信息化建設所取得的成果。

數字化油田理念最早產生于20世紀90年代。1991年，《Oil&Gas》雜志中第一次提出智能油田的概念；1999年，中國石油大慶油田有限責任公司首次在國內提出建設數字化油田的理念，并將其作為企業發展戰略目標。

2 數字化油田的設計

基于CDMA通信網絡技術的油井生產遠程監控系統由數據遠程采集傳輸系統、遠程分析管理系統以及遠程控制系統等三部分構成。其中數據遠程采集傳輸系統包括一體化示功儀系統、全無線采集傳輸系統以及叢式井系統[2]。

（1）一體化示功儀系統。一體化示功儀系統中的核心部分就是CDMA一體化示功儀，該子系統集成了采集、存儲、微功率無線模塊及CDMA模塊。油井生產數據遠程采集傳輸系統的優勢極為顯著：系統的載荷傳感器、無線數據傳輸模塊以及加速度傳感器等全部集成于一個小裝置中，體積較小，便于安裝和維護；實現了數據存儲的本地操作，遠程終端最多可保存120個示功圖，即使遇到斷網等突發狀況，依然可以確保數據的安全性；運行穩定可靠，具有極高的性價比；當系統電量不足或達到預先設定的警戒值時會自動發出警報；此外，系統還擁有強大的遠程升級、實時采集等功能。

（2）全無線采集傳輸系統。系統中全部傳感器向數據采集傳輸終端進行傳輸都是借助短距離無線傳輸的方式實現的。該系統對油井類型并無特殊要求，借助遠程實時監控，一方面可以實現對費用的有效控制，降低工人負擔，促進工作效率的進一步提升；另一方面，可以避免人為破壞及盜竊等違法行為，為油田生產安全提供有力保障。

（3）叢式井系統。對于叢式井或距離小于500m的井群比較適宜選擇叢井式系統。該系統對所有的傳感器需要統一進行編號，將依靠無線模塊來完成數據交互。叢式井系統彌補了遠程控制終端單元在管理井數上的不足，實現了對大批量遠程控制終端的有效控制，從而降低了通信成本。叢式井系統主要由井群遠程終端單元、數據傳輸模塊、無線模塊以及一系列傳感器構成，其優勢在于實現了對井群的集中化管理及對成本的有效控制，確保了系統運行的穩定性、可靠性和靈活性。

3 實例分析

油井生產遠程監控分析系統借助互聯網實現對油井壓力值、溫度值、電流、功率以及扭矩等相關信息數據的遠程采集，并立足油井生產的實際情況及現實需求做出判斷；對油井產液量、用電量以及能源消耗量等相關數據進行遠程實時計算；借助扭矩法、功率曲線法以及電能法等對抽油機相關數據進行調節；以響應的診斷結果為依據對油井運行過程中的各種參數進行相應調整，促進系統不斷優化；以診斷及優化結果為依據制定專家解決方案并及時進行發布；以油井工況診斷結果及相關工藝參數設計結果為依據，針對油井進行遠程智能化控制。

大港油田在進行大量實驗及充分論證的基礎上，于2005年起開始全方位推廣應用油井生產遠程監控分析系統。該系統實現了對油水井生產狀況相關數據的更加全面而準確的采集和計算，并根據計算結果做出相應判斷；再依據判斷結果對系統進行相應的改進和完善，在很大程度上促進了油田自動化、信息化及數字化建設進程。當前大港油田的數字化油田建設已經取得階段性進展，為石油物聯網項目建設提供了大量成功經驗。港西模式是依托于自動化技術、計算機網絡技術、系統工程技術以及油氣田開發技術的數字化油田建設成功模式，旨在促進油田數字化水平、油井產量以及工作效率進一步提升。其突破了依據已建場站對地面工藝進行調整的傳統理念的約束，樹立起以確保油藏開發需求得到充分滿足為最終目的的新的開發理念，為物聯網技術的實際應用提供了參考和借鑒。

4 結語

隨著時代的發展，依托于石油物聯網的數字化油田建設成為石油開采領域發展的必然趨勢，在采集數據、遠程監控、物資管理以及地面信息化等方面極具應用及推廣價值。借助物聯網技術全面開展油田數字化建設是油田信息化建設的重要內容和必經環節，隨著油田開發進程的不斷推進，信息采集及現代化計算機通信技術的迅猛發展，互聯網、移動通信網與傳感網結合程度將會進一步加強，為石油領域大范圍引入物聯網創造了有利條件。

[1]李穎．油氣田物聯網系統單井數字化建設[J]．油氣田地面工程，2013，32（12）：145.

[2]容濤，張乃祿，劉祥周，等．基于物聯網的智能井場數據傳輸系統[J]．油氣田地面工程，2013，32（9）：27-28.

（欄目主持 關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.4.040