淺析物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及云計(jì)算技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用

＊羅鐵軍 肖兵 葉沛林 王宇蒙

（中國石油天然氣股份有限公司華北油田分公司工程技術(shù)研究院 河北 062500）

淺析物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及云計(jì)算技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用

＊羅鐵軍 肖兵 葉沛林 王宇蒙

（中國石油天然氣股份有限公司華北油田分公司工程技術(shù)研究院 河北 062500）

目前，我國的市場經(jīng)濟(jì)正在不斷的發(fā)展，與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的更新進(jìn)步速度也在不斷的加快，而在這樣的背景下，要求油田發(fā)展也能夠?qū)で髮ヂ?lián)網(wǎng)的應(yīng)用，而該概念也要求油田的相關(guān)工作人員能夠?qū)ζ涓叨戎匾暎ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)一方面能夠使得油田在發(fā)展過程當(dāng)中對成本節(jié)約，并在此基礎(chǔ)上對自身經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行提高，另一方面也能夠從一定的程度上對全球的經(jīng)濟(jì)化進(jìn)程進(jìn)行促進(jìn)。從目前我國的情況來看，雖然對于互聯(lián)網(wǎng)的研究仍然處于起步階段，但已經(jīng)取得了很大的成果。諸如物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算機(jī)的發(fā)展也對油田的發(fā)展帶來了全新的挑戰(zhàn)，而這也要求油田生產(chǎn)、開發(fā)的相關(guān)部門、工作人員等對相關(guān)的措施策略進(jìn)行不斷的完善，本文從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合筆者的工作現(xiàn)狀，就油田生產(chǎn)過程當(dāng)中物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)以及云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行一定探討。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；油田生產(chǎn)；大數(shù)據(jù)；云計(jì)算；應(yīng)用

1.計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成

(1)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

作為一種全新的技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)本身的構(gòu)成比較復(fù)雜，感應(yīng)層次、網(wǎng)絡(luò)覆蓋層次以及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層是其主要?jiǎng)澐值娜齻€(gè)層次。在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，感知層能夠?qū)Ω鱾€(gè)層次進(jìn)行指導(dǎo)，并通過其闖敢設(shè)置來對全部布局進(jìn)行支持。目前的傳感器種類豐富，二維碼掃描、GPS定位終端等都是比較常用的形式。

收集層主要是由互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中的各種通信裝備組成。該層次主要是為感知層來進(jìn)行傳輸，負(fù)責(zé)對感知層獲取的各種信息進(jìn)行接受、傳輸。

(2)云計(jì)算技術(shù)

在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域當(dāng)中，云計(jì)算技術(shù)是十分重要的突破，云計(jì)算技術(shù)能夠利用網(wǎng)絡(luò)化的虛擬色織，按照行業(yè)需求，為各個(gè)行業(yè)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。該手段能夠?qū)τ?jì)算機(jī)資本進(jìn)行有效的計(jì)生，并實(shí)現(xiàn)對環(huán)境的保護(hù)。

(3)大數(shù)據(jù)

目前，仍然沒有對大數(shù)據(jù)具有明確的定義，但大多數(shù)的學(xué)者都認(rèn)為傳輸快、傳輸數(shù)量大是大數(shù)據(jù)最大的優(yōu)點(diǎn)。

2.物聯(lián)網(wǎng)在油田生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用

(1)明確物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油田生產(chǎn)當(dāng)中的實(shí)際應(yīng)用

在油田的實(shí)際生產(chǎn)以及開發(fā)的過程當(dāng)中，應(yīng)按照相關(guān)的流程來進(jìn)行實(shí)際的工作，從傳統(tǒng)的生產(chǎn)組織形式來看，主要的巡檢方式是依靠工人進(jìn)行的，這一方面使得工人的勞動(dòng)強(qiáng)度上升，另一方面還會在實(shí)際的作業(yè)當(dāng)中造成較高的風(fēng)險(xiǎn)，使得油田的生產(chǎn)效率以及經(jīng)濟(jì)效率都受到了很大的影響。此外，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式對于員工的操作是十分依賴的，而如果員工的工作態(tài)度較為散漫，就會使得油田生產(chǎn)的效率、業(yè)績受到相應(yīng)的影響，而在這樣的情況下，就必須要要利用物聯(lián)網(wǎng)來對生產(chǎn)工藝進(jìn)行革新、優(yōu)化。

油田并不是一項(xiàng)隨意的工作，油田的生產(chǎn)需要在滿足需求的情況下進(jìn)行操作，從目前我國對油田的開發(fā)情況來看，雖然已經(jīng)建立了一些適用于生產(chǎn)的監(jiān)控、管理系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)的使用并沒有與油田開發(fā)的實(shí)際情況進(jìn)行完全的結(jié)合，一般來講，這些應(yīng)用系統(tǒng)大多是用戶根據(jù)油田的特點(diǎn)交給相應(yīng)的軟件公司進(jìn)行開發(fā)的，其目的主要就是滿足油田公司等客戶的需求。但受到氣候、地域等因素的影響，每個(gè)油田都有著專屬于自己的特點(diǎn)，因此，在對軟件系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際的開發(fā)過程當(dāng)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用也有著各不相同的差異，難以對統(tǒng)一的規(guī)范進(jìn)行形成。

目前，從我國對油田開發(fā)的管理來看，仍然存在著一些信息化的問題，而這也需要相關(guān)部門根據(jù)實(shí)際需求以及建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，建立完整的信息平臺來對其進(jìn)行解決。而想要更好的建立油田生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，就需要將工業(yè)生產(chǎn)與信息技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，并對每個(gè)單元的自動(dòng)化程度進(jìn)行有效的掌握，從而保證油田能夠高效率、持續(xù)的生產(chǎn)。

(2)分析油田采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后提升的價(jià)值

物聯(lián)網(wǎng)在油田生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用也顯現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)本身的價(jià)值。而在油田生產(chǎn)當(dāng)中，對相關(guān)數(shù)據(jù)的采集則是對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最重要價(jià)值的體現(xiàn)，油藏大多在地下深處，因此其生產(chǎn)數(shù)據(jù)也多為動(dòng)態(tài)。一般來講，在地下幾千米的抽油機(jī)工作當(dāng)中，如果抽油機(jī)不出現(xiàn)問題，都能夠?qū)o間歇作業(yè)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。但是，抽油機(jī)是否能夠高效率的工作卻難以得到保證，想要對其工作狀態(tài)進(jìn)行了解，單純的依靠經(jīng)驗(yàn)判斷并不精準(zhǔn)、科學(xué)，而自動(dòng)化設(shè)備的使用則能夠讀這些問題進(jìn)行有效的解決。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)⑵淅斫鉃樵谟蜋C(jī)操作過程當(dāng)中對各種遠(yuǎn)程傳感器進(jìn)行安裝，在對油田工作程序啟動(dòng)之后，利用傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，工作人員能夠?qū)ζ溥M(jìn)行深入分析，對目標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。因此，數(shù)據(jù)的采集、判斷則是物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的最大價(jià)值。此外，在油田生產(chǎn)當(dāng)中對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，還能夠?qū)τ途膭?dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行碎石檢測，而這也能夠?qū)τ途a(chǎn)狀況的變化問題在一定程度上予以解決。

3.大數(shù)據(jù)分析在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

(1)異常井自動(dòng)識別

作為對產(chǎn)量產(chǎn)生重要因素，異常井正在受到越來越多的油田管理人員的重視，在以往的工作過程當(dāng)中，對于異常井的發(fā)現(xiàn)通常需要利用人工的方式，并對多樣的油田生產(chǎn)材料進(jìn)行查閱之后才能確定，但是這樣的工作方式卻會造成工作量大、周期長的情況，對異常井的診斷造成了一定的約束。而如果采用數(shù)據(jù)發(fā)掘、聚類分析的方法，則能夠自動(dòng)識別異常井，并根據(jù)異常井的特點(diǎn)，將調(diào)開井等因素影響進(jìn)行排除，利用ASP.NET的方式來實(shí)現(xiàn)編譯，從而及時(shí)的發(fā)現(xiàn)異常井，對診斷的及時(shí)性以及員工的工作效率也都能夠得到有效的提高。

(2)異常井智能診斷

作為油田生產(chǎn)的一項(xiàng)日常生產(chǎn)工作，異常井的診斷一直困擾著油田生產(chǎn)業(yè)務(wù)人員。現(xiàn)如今，對于異常井的診斷仍然主要依靠人工的方式來進(jìn)行，但是利用人工的方式來針對油田的異常井，主要的依據(jù)是工作人員的自身經(jīng)驗(yàn)，其診斷符合率難以滿足實(shí)際的需求，極有可能會產(chǎn)生后續(xù)措施失誤的情況，并最終使得單井的生產(chǎn)受到影響。而利用灰度圖像的處理技術(shù)則能夠?qū)τ途卣鞴D庫進(jìn)行建立，通過對當(dāng)前功圖與特征功圖的對比，從而自動(dòng)診斷油井工況，工況有著很多的表現(xiàn)形式，因此也會使得功圖出現(xiàn)多種的解釋情況，這就需要對因子分析法進(jìn)行使用，對因子變化的情況進(jìn)行分析，并對參數(shù)診斷規(guī)則庫進(jìn)行建立，通過對比分析相關(guān)因子指標(biāo)來對異常的原因進(jìn)行確診。

（3）間抽井開關(guān)井計(jì)劃制定

在油田開發(fā)的后期階段當(dāng)中，會出現(xiàn)越來越多的供液不足情況，在一階段，我們將其定義為間抽井。目前，我國的油田生產(chǎn)開發(fā)還依靠人工的方式對每個(gè)月的間抽井開關(guān)井計(jì)劃進(jìn)行制定，但是仍需要驗(yàn)證計(jì)劃的合理性，這就需要對抽井開光的實(shí)踐進(jìn)行合理的控制，從而真正的做到節(jié)能減排。可以對回歸分析以及因子分析的方法進(jìn)行使用，對抽井開光時(shí)間的影響因素進(jìn)行發(fā)掘，并對分析預(yù)測模型進(jìn)行建立，歸一化處理模型曲線，從而使得節(jié)能減排的目的能夠得到實(shí)現(xiàn)。

(4)油井清防蠟預(yù)測

現(xiàn)如今，油田對于油井清蠟措施的實(shí)施仍然按照人工制定的方式，每個(gè)井口平均1個(gè)月就會清蠟1次，這樣的情況使得，一些井在還沒有結(jié)蠟的情況下就需要提前清蠟，這些情況一方面會對人力、物力造成浪費(fèi)，另一方面還會使得油井的生產(chǎn)受到影響。因此，我們可以利用因子分析的方法來根據(jù)相關(guān)參數(shù)建立預(yù)測模型，對模型曲線利用回歸分析的方法進(jìn)行構(gòu)建，對清蠟結(jié)點(diǎn)時(shí)間進(jìn)行分析，從而對合理的清蠟時(shí)間進(jìn)行推算，使得油田精細(xì)化管理水平能夠得到提高。

4.云計(jì)算技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用

(1)云計(jì)算在油田的專業(yè)化應(yīng)用

現(xiàn)如今，云計(jì)算技術(shù)在油田的專業(yè)化應(yīng)用上已經(jīng)取得了一定的成果，而在油田勘探開發(fā)、數(shù)字油田應(yīng)用等方面，能夠通過統(tǒng)一的平臺實(shí)現(xiàn)資源的共享；部分企業(yè)能夠利用云計(jì)算技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、服務(wù)器應(yīng)用等；在油藏的研究過程當(dāng)中，云計(jì)算技術(shù)的試驗(yàn)也取得了一定的成功，云計(jì)算技術(shù)的這些成功案例都為其日后的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

通過云服務(wù)的模式，能夠?qū)Ψ?wù)器等基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行建設(shè)，并根據(jù)不同單位的實(shí)際需求提供出相應(yīng)的服務(wù)，這一方面能夠使得資源的共享得到實(shí)現(xiàn)，并使得設(shè)施的利用率得到提高，另一方面還能夠使得企業(yè)的重復(fù)投資得到避免。而利用專業(yè)的管理，也能夠使得數(shù)據(jù)的安全得到有效的保證，對企業(yè)軟硬件的投入也能夠一定的減少。

(2)借助云計(jì)算運(yùn)行三網(wǎng)融合系統(tǒng)

作為油田三網(wǎng)融合的開始念，2013年三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)選擇了油田云平臺，在該系統(tǒng)當(dāng)中對油區(qū)當(dāng)中的家庭、企業(yè)等各種業(yè)務(wù)能夠有效的進(jìn)行管理，發(fā)揮著十分重要的作用。

在支撐系統(tǒng)當(dāng)中，主要包含有業(yè)務(wù)營帳系統(tǒng)、一卡充系統(tǒng)等。主要依靠6臺物理主機(jī)虛擬出32臺服務(wù)器的方式來對云平臺進(jìn)行搭建，其中主要包含有WEB服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器等，并按照實(shí)際的需求對內(nèi)存等進(jìn)行了分配，而為了使得數(shù)據(jù)的安全能夠得到有效的保證，還利用DCN網(wǎng)的方式對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組建。

經(jīng)過相應(yīng)的測試以及調(diào)試之后，系統(tǒng)正式上線，在之后的運(yùn)行期間有效的保障了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而在沒有借鑒的前提下，該系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的在云平臺上運(yùn)行，可以說明油田中成功的應(yīng)用了云計(jì)算技術(shù)。

(3)油田推廣云桌面的前景

在建設(shè)方面，油田對于云桌面也有了新的規(guī)劃，在未來的五年當(dāng)中，預(yù)計(jì)將利用該系統(tǒng)來對傳統(tǒng)的辦公模式進(jìn)行替代。油田當(dāng)中有很多的二級單位，而計(jì)算機(jī)在其日常工作當(dāng)中發(fā)揮著十分重要的作用，但是計(jì)算機(jī)更新較快且需要較大的投資，這使得企業(yè)的成本也得到了增加。如果推廣應(yīng)用云桌面，則能夠?qū)Y源共享得以實(shí)現(xiàn)，并對各個(gè)單位的投入進(jìn)行減少。

除此之外，應(yīng)用云桌面并不是一朝一夕的事情，應(yīng)對其了解進(jìn)行加強(qiáng)。通過在三網(wǎng)融合系統(tǒng)當(dāng)中對云桌面的應(yīng)用，使得用戶對云桌面技術(shù)的認(rèn)識能夠得到加強(qiáng)。在最初對云桌面進(jìn)行部署的過程當(dāng)中，經(jīng)驗(yàn)不足的情況可能使得用戶對數(shù)據(jù)的安全性有所擔(dān)心，但一旦度過過渡期，往往對該系統(tǒng)較為認(rèn)可，由于云計(jì)算技術(shù)具有較為強(qiáng)大的技術(shù)支撐，因此只要能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行有效的保存，用戶就可以對其放心使用。

結(jié)束語

總而言之，雖然我國對于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)以及云計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)具備了一定的能力，在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用當(dāng)中也顯示出了比較好的狀態(tài)，但我們?nèi)匀恍枰J(rèn)識到，在對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究的過程當(dāng)中，仍然有很多因素制約了其發(fā)展，而在油田生產(chǎn)的過程當(dāng)中，對大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)以及云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用也需要進(jìn)一步的進(jìn)行完善。

[1]高國忠,劉敬東,孫彥輝．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用研究[J]．科技風(fēng)．2014(13)．

[2]唐慧錦．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中原油田的應(yīng)用前景[J]．信息安全與技術(shù)． 2013(04)．

[3]李小寧．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在石油勘探與生產(chǎn)企業(yè)的運(yùn)用[J]．電子技術(shù)與軟件工程．2013(13)．

[4]王偉,陳奇志．探析物聯(lián)網(wǎng)在石油行業(yè)的應(yīng)用[J]．中國信息界．2012(12)．

[5]武佳賀,周浩,宮俊峰,賈麗娟．物聯(lián)網(wǎng)在石油行業(yè)中的應(yīng)用及展望[J]．中國信息界．2011(07)

(責(zé)任編輯 崔雅麗)

Application of Internet of Things, Big Data and Cloud Computing in Oilfield Production

Luo Tiejun, Xiaobing, Ye Peilin, Wang Yumeng
（Research Institute of Engineering and Technology, North China Oil field Branch Of fice, PetroChina Company Limited, Hebei, 062500）

At present, China’s market economy is developing continuously, at the same time, the improvement of computer technology is accelerating constantly, under which background, the oil field development is required seeking the application of Internet of Things, and this concept also requires the oil field relevant staff’s great importance to it. The Internet technology, on the one hand, can make the oil field achieve the cost savings in the development process and on this basis, to improve its economic bene fit, on the other hand, it can also promote the global integration process to certain extent. Analyzing from the current situation in China, although the research on the Internet is still at its initial stage, it has achieved great results, for example, the developments of the Internet of things, big data and cloud computing have also brought new challenges to the development of oil fields, and this also requires the relevant departments and staff of oil field production, development perfecting the relevant measures. Starting from the practical situation and based on the author’s working status quo, this paper has discussed the application of Internet of things, big data and cloud computing technology in the process of oil field production.

Internet of Things technology；oil field production；big data；cloud computing；application

T

A

羅鐵軍（1960～），男，中國石油天然氣股份有限公司華北油田分公司工程技術(shù)研究院，研究方向：油田自動(dòng)化。