探討物聯網技術在油氣生產中的應用

張 洋

（長慶油田分公司第九采油廠，銀川 750006）

近年來，隨著互聯網及物聯網技術的廣泛應用，新型信息傳感設備開始出現，成為時代發展的必然趨勢。我油田公司也緊隨時代發展的步伐，努力將物聯網技術與油氣生產相結合，為大慶油田的原油穩產目標提供技術支持。當前的油氣生產過程極為復雜，若在生產化環節中應用傳統技術和管理方式，將無法提高油氣生產效率。因此，結合當前我國油氣發展的現狀，必須開發出統一的生產管理平臺。

1 物聯網技術概述

物聯網概念最早在美國提出，是戰略性新興產業的主要組成部分。物聯網主要是指通過射頻識別、紅外感應器和全球定位系統等設備，將物品與互聯網有效連接起來，從而完成信息的識別、跟蹤、定位以及管理，并進行信息交換的一種網絡技術。

目前物聯網技術架構主要分為三層：感知層、網絡層、應用層。其中，感知層的主要作用是識別物體及信息的來源，其組成主要是各種傳感器。網絡層主要是由互聯網、網絡管理系統和云計算機平臺等各種網絡組成的，起到中樞傳遞和處理信息的作用。應用層作為物聯網和用戶之間的接口，其主要作用是實現物聯網的智能作用。

物聯網主要包括物品識別技術，傳感與傳動技術，網絡和通信技術，數據處理與存儲4方面。第一，物品識別技術以RFID為代表，RFID在物品識別技術中被賦予很大期望，主要是由RFID芯片、天線以及封裝媒介組成，代表材料技術、芯片以及能源技術發展的新動向。第二，傳感與傳動技術對實現人與物、物與物的互動有著重要作用，是物聯網發展中必不可少的技術。傳感與傳動技術的發展會帶動各個領域的進步，包括光學、聲學、半導體、精密機械及電子元器件等行業。第三，網絡和通信技術：目前社會正處于物聯網時代，所有物體都在不斷接收數據和傳輸數據，在此過程中，但目前的網絡技術并不能有效承接傳輸產生的巨大數據量，為此，應加快有線網絡投資、無線網絡升級、信息設備及軟件、網絡搜索等產業的發展。第四，數據處理與存儲：物聯網時代產生的數據量巨大，對現有的數據處理與存儲技術提出了更高要求。數據處理與存儲的需求不斷增加，促進計算機硬盤、半導體以及電子元器件等其他產業的發展。

2 物聯網在油氣生產中的應用

物聯網技術在油氣生產過程中起著重要作用，油氣田的日常運行、生產及設備管理等各個方面都依靠物聯網技術。油氣生產主要包括油氣舉升、注入、計量、油氣集輸及油氣處理5部分，根據目前油氣生產物聯網出現的缺點和不足，其主要解決以下問題：第一，及時掌控采油氣廠的生產狀況、產量以及注水量；第二，及時提供故障報警，并通知相關人員，提高解決事故的效率；第三，自動生成存儲、查詢等相關報表，控制生產過程，提高運行的可靠性和穩定性。第四，及時更新物聯網系統；第五，對高危環境等重點區域進行重點檢測。結合以上幾點要求及實際情況，大慶油田油氣生產物聯網系統總體架構主要分為以下3方面。

2.1 數據采集與控制子系統

此系統一般分布在井場、站場至作業區層級，通過傳感器、無線傳感器、射頻識別、RTU等設備自動采集、存儲、處理油氣生產對象，一般通過攝像頭和危害氣體檢測等裝置對現場的數據進行采集并監控，其主要功能包括以下4個方面：自動采集生產數據；自動檢測生產環境；在生產過程中有自動控制的功能；物聯設備狀態自動監控功能。

2.2 數據傳輸子系統

該系統主要分布在井場、站場至作業區的有線或無線數據通信中，是把單井及邊遠站庫采集到的數據信息采用無線、有線傳感網等方式傳輸到油氣田監控指揮中心。其中，各油氣田的計量間、聯合站、集氣站及處理站等站區及附近的井場均采用有線方式傳輸數據信息。一般傳輸井場及邊遠站庫的生產和視頻數據主要采用無線方式傳輸。其主要過程是：油、氣水井將油氣生產物聯網系統自動采集到的生產和視頻數據通過無線數據傳輸方式傳輸到中心基站，最后中心基站將數據通過有線傳輸的方式傳輸到油氣生產物聯網管理系統。

2.3 生產管理子系統

該系統主要分布在油氣田公司及總部，是利用實時采集的生產信息，建立覆蓋油氣生產監測、分析診斷、預測預警等的系統，實驗生產過程實時預警，控制參數實時調整、數據信息實時發布，管理決策及時到位。采用B/S架構實現，部署在辦公網，包括三大功能，分別是工況分析預測優化功能、物聯網網絡及設備管理功能和生產運行管理功能。首先，工況分析預測優化功能主要是指：生產現場監控與管理子系統對生產現場采集到的生產數據及工況進行分析優化預測，其主要包括對生產數據的實時管理、分析、優化、監控以及智能預測等功能。其次，物聯網網絡及設備管理功能主要是指對網絡拓撲、網絡協議、網絡安全、網絡健康狀態以及節點功能配置等的有效管理。物聯網網絡管理功能的正常運行對于整個油氣生產過程的正常運行有著非常重要的作用，另外，設備管理功能除了可以有效監控物聯網終端設備的運行狀況外，還可監控電池供電節點和信道質量。最后，生產運行管理功能主要包括生產現場監控與管理子系統，可對油氣生產的動態進行實時監控、對生產信息進行有效的統計分析。

[1]李建華,薛廣民,陳冰.油氣生產物聯網技術在油氣生產中的應用[J].自動化博覽,2013(11):62-65.

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