油田數(shù)字化建設(shè)中Z i g Be e的應(yīng)用探討

張躍文 陳浩（長(zhǎng)慶油田第七采油廠，甘肅 慶陽(yáng) 745708）

石油是一種關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)性能源，如何對(duì)石油的生產(chǎn)進(jìn)行有效管理，以不斷提高油田的生產(chǎn)效率，進(jìn)而達(dá)到提升石油企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)，是當(dāng)前石油開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的一項(xiàng)迫切需要解決的問(wèn)題。在這種背景形勢(shì)下，推動(dòng)油田的數(shù)字化建設(shè)，用信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化等手段對(duì)油田生產(chǎn)進(jìn)行有效管理將是一個(gè)大的趨勢(shì)。

1 ZigBee技術(shù)概述

ZigBee技術(shù)的命名源自蜜蜂的采蜜過(guò)程，在整個(gè)過(guò)程中，通過(guò)各自?xún)?yōu)美的動(dòng)作，構(gòu)成Z字形形狀，并通過(guò)這種方式來(lái)進(jìn)行相互交流和溝通，以達(dá)到廣播、共享食物源的距離、方向、具體位置等信息的目的。加之蜜蜂體積小，完成對(duì)采集花粉的傳送，只需消耗很少的能量。因此，人們以ZigBee來(lái)來(lái)命名這種小體積、低成本、低功耗、低速率的無(wú)線通信技術(shù)，其中文譯名“智蜂”也因此而來(lái)。

ZigBee技術(shù)在油田的應(yīng)用研究才剛剛起步，不管是從理論研究還是從我國(guó)油田生產(chǎn)的實(shí)際應(yīng)用案例上來(lái)看，目前都還處于探索階段。但隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)獲取以及生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控方面應(yīng)用力度的加大，作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系中的一個(gè)重要組成部分，將ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到油田的生產(chǎn)監(jiān)測(cè)和數(shù)字化管理等領(lǐng)域的研究正在逐漸增多，目前我國(guó)已經(jīng)有不少石油企業(yè)開(kāi)始研究基于ZigBee技術(shù)的石油生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)方案。當(dāng)前受限于ZigBee技術(shù)本身的成熟度和可靠度，在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域直接運(yùn)用ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r還比較少，但已有一些企業(yè)開(kāi)始在安控等領(lǐng)域開(kāi)始應(yīng)用ZigBee技術(shù)產(chǎn)品。筆者堅(jiān)信，隨著ZigBee技術(shù)的日趨完善，未來(lái)它必將在油田的數(shù)字化建設(shè)領(lǐng)域獲得巨大的應(yīng)用空間。

2 油田數(shù)字化建設(shè)中ZigBee的應(yīng)用探討

2.1 在石油生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用

在現(xiàn)實(shí)中，因?yàn)橛吞锏纳a(chǎn)區(qū)域較廣，各油井之間的距離有時(shí)達(dá)到幾公里甚至十幾公里，依靠傳統(tǒng)的人工巡查方式將很難對(duì)石油的開(kāi)采過(guò)程做到及時(shí)了解。此時(shí)，可以建立基于Zig?Bee網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。具體可在油田范圍內(nèi)建立多個(gè)Zig?Bee網(wǎng)絡(luò)(如圖1所示)，通過(guò)ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)完成對(duì)油井工況數(shù)據(jù)的采集，然后再借助GPRS網(wǎng)絡(luò)等無(wú)線通信模塊將采集到的數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸給油田生產(chǎn)管理的監(jiān)控中心，而監(jiān)控中心則可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的存儲(chǔ)、管理和分析，并隨時(shí)提供給管理人員進(jìn)行查詢(xún)，從而最終實(shí)現(xiàn)對(duì)油井工況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

通過(guò)應(yīng)用ZigBee技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)石油生產(chǎn)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、及時(shí)診斷故障、調(diào)整生產(chǎn)，這無(wú)疑極大地提高了石油生產(chǎn)的效率，為“數(shù)字石油”的戰(zhàn)略目標(biāo)建設(shè)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

圖1 ZigBee網(wǎng)絡(luò)示意圖

2.2 在油庫(kù)的數(shù)字化管理方面的應(yīng)用

石油在開(kāi)采出來(lái)后就必須進(jìn)行存儲(chǔ)，但石油存儲(chǔ)又面臨著一定的安全問(wèn)題，傳統(tǒng)需要工作人員攜帶各種設(shè)備花費(fèi)大量時(shí)間對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的模式，不僅增加了成本，還喪失了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，甚至還可能給油庫(kù)管理帶來(lái)安全隱患。通過(guò)應(yīng)用ZigBee技術(shù)建立數(shù)字化油庫(kù)，對(duì)剛從油井開(kāi)采出來(lái)的石油進(jìn)行存儲(chǔ)管理，可以大大提高油田生產(chǎn)和管理的工作效率。具體而言，可以根據(jù)石油存儲(chǔ)管理的需求布置相應(yīng)的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，以完成符合現(xiàn)場(chǎng)管理需求的各種數(shù)據(jù)采集；采集到的數(shù)據(jù)則可以通過(guò)路由節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器匯聚節(jié)點(diǎn)傳輸給網(wǎng)絡(luò)控制器；網(wǎng)絡(luò)控制器負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器；布置在服務(wù)器端的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)則負(fù)責(zé)對(duì)從油庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)采集到的各種工藝數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)信息進(jìn)行統(tǒng)一的管理，并通過(guò)人機(jī)交互界面直接展示給管理人員。以上所述的整個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)則通過(guò)ZigBee協(xié)議進(jìn)行組網(wǎng)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上論述可知，ZigBee技術(shù)對(duì)我國(guó)油田的數(shù)字化建設(shè)具有重要意義，通過(guò)應(yīng)用ZigBee技術(shù)對(duì)石油生產(chǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和對(duì)油庫(kù)進(jìn)行數(shù)字化管理，不僅滿(mǎn)足了石油企業(yè)自動(dòng)化建設(shè)的需要，而且還極大地提高了油田管理的工作效率，這對(duì)促進(jìn)我國(guó)石油行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)健康發(fā)展具有重要意義。

[1]楊俊青,梁棟,劉斕.ZigBee在油田數(shù)字化建設(shè)中的應(yīng)用[J].中國(guó)化工貿(mào)易,2014,(34):95.

[2]王歡,郭亮.ZigBee技術(shù)在安塞油田數(shù)字化井場(chǎng)的應(yīng)用[J].油氣田地面工程,2012,31(1):51-52.